Біологічна роль цинку

Змiст

Вступ.........................................................................................................................3

1. Загальна характеристика елемента....................................................................4
2. Біологічна роль цинку.........................................................................................6

3. Бiологнiй колообiг цинку....................................................................................8

4. Цинк i його складова в харчових продуктах...................................................10

Висновок.....................................................................................................................

Список використаної літератури..............................................................................

Вступ

Цинк - хімічний елемент II групи періодичної системи Менделєєва Д. І. порядковий номер 30, атомна маса 65,37. Метал синювато-білого кольору,

t° плавлення 419,5°, t° кипіння 913°, щільність 7,14. У воді не розчиняється.

Окис цинку є причиною виникнення і розвитку так званої ливарної лихоманки, яка протікає по типу гострого інфекційного катару верхніх дихальних шляхів. У робітників при вдиханні оксиду цинку, особливо при повторних надходження її в організм, з'являється відчуття розбитості, сорому і болю в грудях, втрата апетиту, сильна спрага, іноді сухий кашель. Надалі відчувається озноб з подальшим підвищенням температури тіла. Ці симптоми зникають через кілька годин з профузним потінням і зниженням температури тіла. Під час приступу лихоманки хворий відчуває біль у м'язах, шум у вухах, сухість у горлі, іноді з'являються нудота,блювота. У деяких випадках відзначається збільшення печінки.
Хлорид цинку (ZnCl₂) і сульфат цинку (ZnSO₄) при попаданні на шкіру можуть викликати її запалення; при вдиханні - подразнення слизової оболонки верхніх дихальних шляхів.
Для профілактики необхідно обмеження контакту з зазначеними речовинами, використання спецодягу, ретельне миття рук теплою водою, 2% розчином гідрокарбонату натрію. Корисно змащувати руки вазеліном, ланоліном.
У медичній практиці застосовують сульфат цинку окис цинку.

У природі зустрічається у вигляді сульфіду (цинкова обманка). Цинк повільно окислюється на повітрі; волога прискорює цей процес. Утворюється на поверхні плівка оксиду цинку добре захищає метал від подальшого окислення. При нагріванні цинку з киснем отримують оксид цинку. ZnO (пухкий білий порошок), що йде на приготування цинкових білил, а також використовується в медицині й косметиці для приготування різних мазей. При дії сильних лугів на розчини солей цинку утворюється гідроксид цинку Zn(OH)₂ - білий драглистий осад; вона легко розчиняється в надлишку лугу з утворенням цинкатов (наприклад, K₂ZnO₂). З кислотами цинк утворює солі, з них широке застосування знаходить хлорид цинку ZnCl₂ - безбарвна кристалічна речовина, що розпливалася на повітрі. Застосовується при виробництві органічних фарб.
Цинк - мікроелемент, необхідний для нормальної життєдіяльності тваринних організмів і рослин. Особливо багаті цинком гриби, висівки зернових, печінку, м'ясо. Людський організм містить більше 0,001% цинку. Недолік цинку в грунті призводить до ряду захворювань рослин; у домашніх тварин дієта, позбавлена цинку, викликає специфічний паракератоз і зупинку росту. Біологічне значення цинку визначається тим, що він входить до складу ряду ферментів - карбоангідрази, карбоксипептидази, глютаматдегидрогенази, алкогольдегідрогенази та ін. Здатність цинку утворювати комплекс з інсуліном використовують для приготування препарату продовженого дії - протамин-цинк-інсуліну.

1. Загальна характеристика елемента
Цинк являє собою синювато-білий метал, що плавиться при 419 °С, а при 913 °С перетворюється на пару: густина його дорівнює 7,14 г/см3 У нормальних умовах цинк досить крихкий, але при 100-110 °С він добре гнеться й прокочується в листи. При звичайній температурі на повітрі цинк вкривається тонким шаром оксиду або основного карбонату, який вберігає його від подальшого окиснювання Вода майже не діє на цинк, тому що утворений на поверхні цинку при взаємодії з водою гідроокис практично нерозчинний і перешкоджає подальшому протіканню реакції. У кислотах цинк легко розчиняється, як і в лугах.В організмі тварин вміст цинку коливається від 30 до 90 мг на 1 кг маси. У крові − 9 мг/л. Бере участь у багатьох біохімічних процесах. Його особливістю є низька хімічна активність, тому він незначною мірою залучається у вторинний кругообіг. Відомо 39 цинковмісних ферментів, з них лише два виділені з вищих рослин та сім − з нижчих. У рослинах цинк бере участь у внутрішньоклітинному регулюванні. Більш за все цинку в насінні рослин. Багаті на цинк зерно, буряк, помідори, ікра; мало його у молоці (0,0003 %). Цинк у живих організмах входить до складу багатьох ферментів, гормонів, еритроцитів; його фізіологічна роль прирівнюється до заліза. Він сприяє виділенню з організму двооксиду вуглецю, впливає на розвиток і функцію статевих залоз і підшлункової залози.

Концентрація цинку зростає аналогічно концентрації свинцю від речовини верхньої мантії (1,3·10-2 %) до базальту, зменшується у гранітах (6·10-3 %). У родовищах свинцево-цинкових руд акумульовано понад

20-106 т цинку. Ця кількість становить лише 0,001 % маси цинку, яка перебуває у розсіяному стані у верхній частині гранітного шару земної кори потужністю 1 км. Цинковмісні ферменти беруть участь у вуглеводному та фосфатному обмінах. Цинк активно поглинається рослинністю суші.

Вміст цинку в рослинах різний залежно від ґрунтово-геохімічних умов. Більша частина цинку в рослинах зв’язана з легко руйнівними тканинами і швидко видаляється з рослинних залишків на відміну від свинцю, який міцно фіксований у рослинних залишках. Більше половини загальної маси цинку в ґрунті входить до комплексів з органічною речовиною і сорбовано гідроксидом заліза. Водорозчинні форми цинку являють собою незначну частину від загальної маси металу в ґрунті. Вони активно включаються у водну міграцію. Цинк бере активну участь у масообміні між сушею і тропосферою. 1 м3 листя дерев може виділити до 9 кг цинку за рік у складі терпенів. Значна 71кількість летких органічних сполук виділяється в умовах морського узбережжя та субаквальних ландшафтів внаслідок бактеріальної біометалізації. У приземному шарі атмосфери, вільному від техногенної дії, концентрація цинку коливається від 2 до 70 мг/м3. Частина цинку поступає в атмосферу з мінеральним пилом. Середня концентрація цинку в пухких відкладеннях, які в основному піддаються розвіюванню, дорівнює 50 мкг/г.

Газоподібні сполуки цинку надходять в атмосферу також під час виверження вулканів. Основна маса цинку в океані представлена водорозчинними неорганічними сполуками. Концентрація цинку в фотосинтезуючих організмах океану та наземних організмах становить 38 − 850 мкг/г сухої маси. Кількість цинку в біомасі фотосинтетиків океану набагато менша, ніж у рослинності суші. Проте внаслідок великої швидкості життєвих циклів планктонних організмів річна кількість цинку, що залучається в біогеохімічний цикл в океані, значно перевищує річне захоплення металу рослинністю суші. У тропосфері над океаном міститься більше важких металів, ніж їх має бути при захопленні вітром бризок морської води, що дає можливість припустити, що основним джерелом надходження цинку в тропосферу над океаном є процеси мікробіологічної металізації металів.

Цинк – це життєвоважливий мікроелемент для всіх вищих організмів, інші ферменти являються сполуками цинку. Він небхідний для нормальної життєдіяльності людини, входить до складу карбоангідрази, фермента, який бере участь у підтримці кислотно-лужної рівноваги і їнших металоферментів.

Цинк знаходиться в ряді ферментів, абсолютно необхідних в ньому для проявлення своєї активності.

Солі цинка є ядовиті. Ознаки отруєння: подразнення слизової оболонки, рвота. Харчові продукти не можна зберігати в цинковій посудині. Цинком покривають вироби з заліза і сталі, для охорони від корозії. Застосовують як конструкціонний матеріал (1-6% Al + 1% Cu) для цинкографіїі анодів використаних в електролізерах і в голованічних елементах. Цинк впливає на активність тропних гормонів гіпофіза, бере участь в реалізації біологічних дій інсуліна, нормалізуючи жировий обмін. Цинк в кровотворенні а також необхідний для нормального функціонування гіпофіза, підшлункової залози, сім‘янипузирів.

Сполучення цинка в медицині використовують в якості лікарських засобів.

В земній корі містить 8,3ґ10-3% цинку, в основному, у складі поліметалічних сульфідних руд і мінералів із яких сновними являється сфалерит (цинкова обманка) і вюрцит ZnS, смітсоніт ZnCO3, цинкит ZnO, коламин Zn4Si2O7(OH)2 ґH2O.

Визначення цинку в біологічному матеріалі проводиться методами еммисіоною, атомно-адсорбуючою, рентгенівською стрептескопією і другими методами якісного аналізу.

Біологічна роль цинку

Цинк – важливий мікроелемент, його вміст у рослинах становить в середньому 0,003 % (по масі). Він активізує 30 ферментних систем у клітині. Багаті Zn: гриби (особливо отруйні), лишайники, хвойні рослини. Функції Zn: бере участь в диханні, білковому і нуклеїновому обмінах, регулює ріст, впливає на утворення амінокислоти триптофану, необхідний для розвитку яйцеклітини і зародка, підвищує посухо-, жаро - та холодостійкість рослин. При нестачі Zn: порушується поділ клітин (плямистість листків у цитрусових), на рослинах утворюються вузькі, закручені у спіраль листя, тканина між жилками знебарвлюється, і вони вирізняються чіткою зеленою сіткою. При надлишку Zn: викликає у рослин деформацію органів: у маку квітки стають махровими, а у ярутки польовий пелюстки стають дуже великими, у інших рослин можливий хлороз листя, що поширюється від верхівки до основи листків. Рослини-індикатори підвищеного вмісту цинку в ґрунті: є фіалка триколірна, хвощ польовий.

Цинк відіграє істотну роль у транскрипції, у стабілізації структур рибосом і біополімерів.

Цинк – обов'язкова частина ферментів крові. Він необхідний для підтримки шкіри в нормальному стані, росту волосся і нігтів, а також при загоєнні ран, оскільки бере участь у синтезі білків. Роль цинку в житті тварин і людини Цинк входить до складу інсуліну – гормону підшлункової залози, що регулює рівень цукру в крові, гормон вилочкової залози (тимуса). Цинк відіграє важливу роль у переробці організмом алкоголю.
При нестачі Zn: зменшується вміст РНК і знижується синтез білка в мозку, сповільнюється розвиток мозку, дефіцит Zn приводить до карликовості, затримці статевого розвитку. Для кращого засвоєння цинку організмом необхідні вітаміни А і В6. Надлишок Zn: надає негативну дію на функції серця і крові. Не випадково вміст цинку в харчових продуктах регламентується за ГДК: продукти дитячого та дієтичного харчування – 5,0 мг/кг; олію – 10,0 мг/кг; соєвий білок – 60,0 мг/кг. В клітинах і окремих органах при їх злоякісне переродження зростає вміст іонів деяких металів.

Концентрація цинку збільшується в кілька разів. Причини поки невідомі, але припускають, що це може послужити для ранньої діагностики раку. Виводиться цинк з організму з сечею, калом, потом.

Вміст цинку в продуктах харчування ~0,25 мг/кг — яблука, апельсини, лимони, інжир, грейпфрути, всі м'ясисті фрукти, зелені овочі, мінеральна вода. ~0,31 мг/кг — мед. ~2-8 мг/кг — малина, чорна смородина, фініки, більша частина овочів, більшість морських риб, пісна яловичина, молоко, очищений рис, буряк звичайна і цукрова, спаржа, селера, помідори, картопля, редька, хліб. ~8-20 мг/кг — деякі зернові, дріжджі, цибуля, часник, неочищений рис, яйця. ~20-50 мг/кг — вівсяна та ячмінна мука, какао, патока, яєчний жовток, м'ясо кроликів і курчат, горіхи, горох, квасоля, сочевиця, зелений чай, сушені дріжджі, кальмари. ~30-85 мг/кг — яловича печінка, деякі види риб. ~130-202 мг/кг — висівки з пшениці, пророслі зерна пшениці, гарбузове насіння, насіння соняшнику.
Цинк в неживій природі Відомо 66 мінералів цинку, зокрема цинкіт, сфалерит, виллемит, каламин, смитсонит, франклинит. Найбільш поширений мінерал — сфалерит, або цинкова обманка. Основний компонент мінералу — сульфід цинку ZnS, а різноманітні домішки надають цій речовині всілякі кольори. Через труднощі визначення цього мінералу його називають обманкою. Цинкову обманку вважають первинним мінералом, з якого утворилися інші мінерали елемента № 30: смитсонит Znco 3, цинкіт ZnO, каламин 2ZnO · Sio 2 · H2O.

На Алтаї нерідко можна зустріти смугасту «бурундучну» руду — суміш цинкової обманки та бурого шпату. Шматок такої руди здалеку дійсно схожий на зачаївся смугастого звірка. Середній вміст цинку в земній корі — 8,3·10-3%, в основних вивержених породах його дещо більше (1,3·10-2%), ніж у кислих (6·10-3%).

Цинк — енергійний водний мігрант, особливо характерна його міграція в термальних водах разом зі свинцем. З цих вод осідають сульфіди цинку, що мають важливе промислове значення. Цинк також енергійно мігрує в поверхневих і підземних водах, головним осадителем для нього є сірководень, меншу роль грає сорбція глинами і інші процеси.