Презентация Металлы-биогены и их роль в живых организмах

Металлы и окружающая среда. Металлы - биогены и их роль в живых организмах.

Калий. Биологические свойства. Калий (К) – внутриклеточный элемент, выполняющий ряд функций в организме человека: Регулирование кислотно-щелочного равновесия крови; Передача нервных импульсов и активация работы ферментов; Обладает защитным действием против нежелательного действия избытка натрия и нормализует давление крови (по этой причине в некоторых странах предложено выпускать поваренную соль с добавлением хлорида калия).

Суточная потребность. Ежедневная потребность взрослого человека в К составляет 2500-5000 мг и удовлетворяется обычным рационом за счет картофеля. Основные источники. В большинстве продуктов содержание К колеблется в пределах 150-170 мг. Заметно больше его лишь в бобовых. Много К содержится в картофеле, яблоках и винограде.

Натрий. Биологические свойства. Натрий (Na) участвует в образовании желудочного сока, регулирует выделение почками многих продуктов обмена веществ, активирует ряд ферментов слюнных желез и поджелудочной железы, а также более чем на 30% обеспечивает щелочные резервы плазмы крови. Кроме того, ионы натрия способствуют набуханию коллоидов тканей, что задерживает воду в организме. Суточная потребность. Потребность в Na существует, но она невелика, около 1 г в день, и в основном удовлетворяется обычной диетой без добавления пищевой соли (0,8 г в день). Однако основное количество Na (около 80%) организм получает при поглощении продуктов с добавлением поваренной соли. При сильном потоотделении в жарком климате или при больших физических нагрузках потребность в этом макроэлементе существенно возрастает. Вместе с тем установлена прямая зависимость между избыточным потреблением натрия и гипертонией. С наличием натрия в организме связывают также способность тканей удерживать воду. В связи с этим избыточное потребление поваренной соли перегружает почки, при этом страдает и сердце. Вот почему при заболеваниях почек и сердца рекомендуется резко ограничить потребление соли. Для большинства людей совершенно безвредно 4 г Na в день, т.е. помимо 0,8 г естественного Na можно потреблять еще 3,2 г натрия (8 г поваренной соли).

Магний. Биологические свойства. Магний выполняет ряд функций в организме человека: Участие в формировании костей; Регуляция работы нервной ткани; Участие в обмене углеводов. Суточная потребность. При нормальном питании организм, как правило, полностью обеспечивается магнием. По данным Института питания РАМН, потребность в магнии для взрослых – 400 мг в день, при этом почти половина этой нормы удовлетворяется хлебом и крупяными изделиями.

Основные источники. Больше всего магния содержат продукты растительного происхождения, особенно пшеничные отруби, соевая мука, сладкий миндаль, горох, пшеница, абрикосы, белокочанная капуста. Однако в отличие от растительных, в молочных продуктах Mg находится в легко усвояемой форме в виде цитрата магния (магниевой соли лимонной кислоты). В связи с этим молочные продукты, потребляемые в значительных количествах, являются существенным источником магния для организма человека. Избыток Mg снижает усвояемость Са. Их оптимальное соотношение 1:0,5, что обеспечивается обычным подбором пищевых продуктов.

Кальций. Биологические свойства. Кальций – самый широко распространенный в организме минерал. Около 99% кальция содержится в костях и зубах в виде кальция фосфата. Этот металл необходим для здоровых зубов и костей, для нормального функционирования клеток, нервной системы и сокращения мускулов, для свертывания крови, иммунной защиты. Суточная потребность. Рекомендуемая доза – 800 мг для взрослых и детей старше 5 лет. Особенно важно принимать кальций в детстве и подростковом возрасте, чтобы кости были прочнее и чтобы уменьшить риск остеопороза позднее.

Основные источники. Молоко и молочные продукты – низкокалорийные молочные продукты содержат столько же кальция, как и жирные. Пармезан (Parmigiano Reggiano) – на первом месте среди молочных продуктов, богатых кальцием. Зеленые листовые овощи. Консервированная рыба с мелкими съедобными костями (например, консервированные сардины, лосось костями). Некоторые бобовые. Сухофрукты и орехи.

Железо. Биологические свойства. Железо (Fe) незаменимо в процессах кроветворения и внутриклеточного обмена: Примерно 55% Fe входит в состав гемоглобина эритроцитов; Около 24% Fe участвует в формировании красящего вещества мышц (миоглобина); Примерно 21% Fe откладывается «про запас» в печени и селезенке.

Суточная потребность. Для взрослого здорового человека суточная потребность в Fe составляет 10-20 мг и восполняется обычным сбалансированным питанием. Однако следует учитывать, что при использовании в пище хлеба из муки тонкого помола, содержащей мало Fe, весьма часто наблюдается дефицит железа. Кроме того, зерновые продукты, богатые фосфатами и фитином, образуют с Fe труднорастворимые соли и снижают его усвояемость организмом. Так, если из мясных продуктов усваивается около 30% Fe, то из зерновых – не более 10%. Чай также снижает усвояемость железа из-за связывания его с дубильными веществами с образованием труднорасщепляемого комплекса. Люди, страдающие железодефицитной анемией, должны поэтому употреблять больше мяса и не злоупотреблять чаем. Основные источники. Наиболее богаты железом сушеные белые грибы, печень и почки скота, персики, абрикосы, рожь, зелень петрушки, картофель, репчатый лук, тыква, свекла, яблоки, айва, груши, фасоль, чечевица, горох, толокно, куриное яйцо, шпинат.

Тяжелые металлы и здоровье человека, их влияние на жизнедеятельность растений и животных.

Свинец. При интоксикации свинцом под удар попадают нервная и кроветворная системы. Особенно чувствительны к свинцовым отравлениям дети.

В организме человека в среднем содержится 120 мг свинца, который можно обнаружить во всех тканях и органах, а в первую очередь, в скелете. 10 лет требуется для того, чтобы накопленный в костях свинец уменьшился лишь наполовину. Благодаря хозяйственной деятельности человека, миграция свинца в окружающей среде приобрела гигантские масштабы. До 90% от общего количества выброса свинца принадлежит к продуктам сгорания бензина с примесью свинцовых соединений. Появление значительных количеств свинца в атмосфере, гидросфере, геосфере привело к повышению накопления этого металла в организмах растений, животных и человека. В результате самоочищения атмосферы значительная часть свинца либо осаждается вблизи источников загрязнения, либо возвращается на поверхность суши и океанов с осадками. Городская пыль может содержать до 1% свинца. Его содержание в дожде и снеге колеблется от 1,6 мкг/л в районах, удаленных от промышленных центров, до 250-350 мкг/л в крупных городах. Сточные воды промышленности являются одним из основных источников этого металла в гидросфере. В донных водорослях концентрация свинца за счет эффекта накопления возрастает в 700 раз, в фитопланктоне – в 4000, в зоопланктоне – в 3000 и в моллюсках – 4000 раз.

Человек, представляющий одно из последних звеньев пищевой цепи, испытывает на себе наибольшую опасность нейротоксического воздействия свинца. Соединения свинца поступают в организм человека через кожу и слизистые оболочки, через дыхательные пути и пищеварительный тракт. При интоксикации свинцом развивается поражение мозга (энцефалопатия), нарушается дыхательная функция крови вследствие разрушения эритроцитов, возможно развитие импотенции, нарушение функции пищеварительного тракта в результате атрофии слизистой оболочки тонкого кишечника и угнетения целого ряда ферментов за счет вытеснения свинцом из последних цинка и меди. Содержание свинца в крови не приходит к норме даже спустя 3 года после нормализации его уровня в воздухе. Установлена зависимость между уровнями свинца и кадмия в волосах школьников и степенью их умственного развития.

Ртуть. Ртуть попадает в организм при дыхании, с пищей и через кожу. Особенно токсичны органические соединения ртути: метилртуть, этилртуть и др. в организме человека ртуть циркулирует в крови, соединяясь с белками, частично откладывается в печени, почках, селезенке, ткани мозга. Соединения ртути легко проникают в плод через плаценту и в материнское молоко и поэтому особенно опасны для грудных детей. Из организма ртуть выделяется через почки, кишечник, потовые железы. Необходимо 70 дней, чтобы накопленное в организме количество ртути уменьшилось наполовину. Характерный признак отравления ртутью – появление по краям десен каймы сине-черного цвета. Во время печально известной вспышки массового отравления ртутью от употребления рыбы, выловленной в заливе Минамата (в Японии), концентрация ртути в воде залива была от 4 до 30 тыс. раз выше, чем в открытом океане. В рыбе, вызвавшей отравления у людей, содержание метилртути было в сотни раз больше, чем в воде залива, где она была выловлена.

Первое массовое ртутное отравление (получившее название «болезнь Минамата») случилось в 1956 г., когда было зарегистрировано 130 заболевших, а второе произошло также в Японии (в районе реки Агано, в префектуре Ниигата) в 1964-1965 гг., когда заболело 180 человек, из которых 52 умерли. Эти отравления явились результатом непосредственного загрязнения залива сточными водами и другими сбросами промышленных отходов от расположенных вблизи заводов по выпуску азотных удобрений и синтезу винилхлорида, содержащих алкилртутные соединения.

Заболевания на начальных стадиях выражалось преимущественно симптомами поражения центральной нервной системы. При этом отмечались расстройства речи, нарушения походки, понижение слуха и зрения. Было выявлено (в среднем на 25%) содержание метилртути в клетках крови новорожденных, чем у их матерей, что объясняется более высокой чувствительностью плодов к этому яду. У некоторых детей, родившихся от заболевших матерей, оказались различные врожденные уродства. Суточная предельно допустимая доза ртути (для взрослого человека) – 0,05 мг, из которых метилртути не должно быть более 0,03 мг.

Кадмий. Кадмий попадает в окружающую среду через воздух и воду при добыче и промышленной переработке сырья, при сгорании некоторых видов топлива, сжигании городских отходов, со сточными водами и т.д. Кадмий обладает способностью накапливаться в живых организмах при длительном воздействии пыли, а также веществ, содержащих повышенное количество металла. Воздействие даже незначительных концентраций кадмия может привести к серьезным заболеваниям нервной системы и костных тканей. Тяжелое костное заболевание «итай-итай», вызванное хроническим отравлением кадмием, впервые было отмечено в Японии в 1956 г., когда содержащее кадмий сточные воды японского концерна «Мицуи» попали в оросительную систему расположенных неподалеку рисовых полей. Употребление людьми в пищу отравленного риса вызвало у них апатию, боли в различных частях тела, повреждение почек и размягчение костей. Имели место случаи смертельных исходов.

Хром. Токсичность хрома и его канцерогенное действие зависят от валентности металла: наиболее опасен в этом отношении шестивалентный хром. Он вызывает раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей, оказывает сенсибилирующее действие, являясь аллергеном. На производствах, связанных с хромом, заболеваемость раком среди рабочих в 30 раз выше, чем у рабочих других производств. Хром вызывает поражение печени, почек, сердца, аллергию, рак, расстройства психики.

Медь. Соединения меди очень токсичны, они обладают мутагенными свойствами. При интоксикации соединениями меди поражаются печень, легкие, развивается гипертония, возможны развитие аллергии и расстройства нервной системы.

Заключение. Результативность обучения химии, как и любого предмета, зависит не столько от объема изучаемой информации, сколько от степени заинтересованности в изучении материала, от понимания жизненной целесообразности получаемых знаний. Валеологический подход к изучению химии в школе насыщает материал интересными фактами, примерами, теоретическими выводами, технологиями, что превращает ее изучение в увлекательный познавательный процесс. Познавательная эффективность обучения химии с позиций валеологии расширит объем химических знаний школьников. С целью активизации интереса к химии в процессе валеологизации ее преподавания полезно использовать самые разнообразные формы и методы не только урочной, но и внеклассной работы. Важно при этом актуализировать внимание учащихся к взаимосвязи между полезностью для здоровья того или иного продукта, анализ состава и влияния компонентов на жизнедеятельность человеческого организма.