Металлы жизни

Калий (К)

s-элемент, валентность 1, СО +1, устойчивая электронная структура, ионы К⁺ не подвергаются гидролизу, практически не проявляют склонность к комплексообразованию, характерна отрицательная гидратация

160 г, (0,23%), гидратированный катион, неустойчивые аква- и гидроксокомплексы

Макроэлемент, преимущественно внутриклеточный катион, антагонист Na⁺, обеспечивает осмотическое давление внутри клетки, активацию ферментных систем для синтеза белка на рибосомах и гликолиза, участвует в работе гемоглобиновой и оксигемоглобиновой буферных систем, активирует карбоангидразу; избыток К⁺ в клетках коры головного мозга возбуждает ЦНС

Натрий

(Na)

s-элемент, валентность 1, СО +1, устойчивая электронная стру­ктура, ионы Na⁺ не подвергаются гидролизу, практически не проявляют склонность к комплексообразованию, характерна положительная гидратация

60 г, (0,08%), гидратированный катион, неустойчивые аква- и гидроксокомплексы

Макроэлемент, Na⁺ – преимущественно компонент межклеточных жидкостей, поддерживает осмотическое давление, удерживает воду, участвует в регуляции водного обмена, способствует кислотно-основному равновесию, участвует в процессе передачи нервных импульсов и поддерживает нормальную возбудимость мышечных клеток; вместе с ионами К⁺ активирует АТФ-азу клеточных мембран; избыток ионов Na⁺ в клетках коры головного мозга вызывает депрессию

Кальций (Ca)

s-элемент, валентность 2, СО +2, катион кальция не гидролизуется, склонен к комплексообразованию, более мягкий комплексообразователь в сравнении с Mg²⁺

1000 г, (1,4%), гидратированный катион, аква-, гидроксо- и др. комплексы различной устойчивости, водонерастворимые соединения; 99% кальция находится в костной ткани

Макроэлемент, костная ткань – кальциевый буфер организма, ионы кальция участвуют в передаче нервного импульса, сокращении мышц, регуляции сердечного ритма, процессе свертывания крови, понижают возбудимость ЦНС, влияют на кислотно-основной баланс организма, действие эндокринных желез, обладают противовоспалительным и антиаллергическим действием; являются биологическими антагонистами Na⁺, K⁺, Mg²⁺

Магний (Mg)

s-элемент, валентность 2, СО +2, катион магния гидролизуется, склонен к комплексообразованию, более жесткий комплексообразователь в сравнении с Са²⁺, лучше гидратируется

20 г, (0,03%), гидратированный катион, аква-, гидроксо и др. комплексы различной устойчивости, водонерастворимые соединения, 50% магния находится в костной ткани

Макроэлемент, преимущественно внутриклеточный катион, поддерживает осмотическое давление внутри клеток, активирует ферменты окислительного фосфорилирования, репликации ДНК, минерализации костной ткани, участвует в формировании рибосом из РНК и белков, способствует гидролизу АТФ; ионы магния подавляют в мозгу центры регуляции дыхания и кровеносных сосудов, вызывая понижение АД крови, способствуют выведению холестерина из организма, усилению перистальтики кишечника и секреции желчи

Марганец (Mn)

d-элемент 4 периода VIIБ-группы, СО от +2 до +7

12 мг, 1,610^-5%, из них 43% – в костях; в биологических системах присутствует в виде Mn²⁺ или его комплексов с белками, аминокислотами, нуклеиновыми кислотами

Микроэлемент, ионы Mn²⁺ стабилизируют конформацию нуклеиновых кислот, участвуют в процессах репликации ДНК, синтезе РНК и белка, оказывают влияние на кроветворение, минеральный обмен, рост, размножение; могут выполнять универсальную каталитическую функцию

Железо (Fe)

d-элемент 4 периода VIIIБ-группы, характерные СО +2 и +3, сильный комплексообразователь

5 г, 0,007%, из них 70% сосредоточена в гемоглобине крови

Микроэлемент, существует около 50 видов железосодержащих ферментов, важнейшие соединения железа – гемоглобин, миоглобин, каталаза, пероксидаза, цитохромы

Кобальт (Co)

d-элемент 4 периода VIIIБ-группы, характерные СО +2 и +3, сильный комплексообразователь

1,2 мг, 210^-6 %, из них 14% кобальта находится в костях, 43% – в мышцах

Микроэлемент, содержится в основном в витамине В₁₂, который необходим для нормального кроветворения, синтеза аминокислот, белка

Медь (Cu)

d-элемент 4 периода IБ-группы, СО +1, +2, сильный комплексообразователь

100 мг, 110^-6 %, в основном в печени, головном мозге, крови

Микроэлемент, активно образует устойчивые комплексы с аминокислотами и белками, ионы меди – эффективные катализаторы, легко переходят из одного валентного состояния в другое

Цинк (Zn)

d-элемент 4 периода IIБ-группы, СО +2, сильный комплексо­образователь, комплексы цинка проявляют амфотерные свойства

1,8г, 2,510^-3%, в том числе 20% – в костях, 65% – в мышцах, 9% – в крови, остальное – в печени и предстательной железе

Микроэлемент, входит в состав более 40 металлоферментов, например, в состав активного центра карбоангидразы, карбоксипептидазы, РНК- и ДНК-полимераз и др.; оказывает влияние на углеводный обмен, взаимодействуя с инсулином, оберегая его от разрушения под действием инсулиназы; активирует биосинтез витаминов В и С, стимулирует фагоцитарную активность лейкоцитов

Молибден (Mo)

d-элемент 5 периода VIБ-группы, СО от +2 до +6, устойчивы соединения Мо в СО +5 и +6, сильный комплексообразователь

9 мг, 510^-5 %, в основном в костях и печени; в биокомплексах образует связь с карбоксильной, гидроксильной и тиольной группами биолигандов

Микроэлемент, находится в центре основных путей включения азота в растительные и животные организмы, входит в состав нитрогеназы, катализирующей реакцию фиксации молекулярного азота; в организме человека входит в состав ферментов, катализирующих окисление альдегидов, а также сульфита до сульфата, ксантина до мочевой кислоты; избыточное поступление Мо в организм вызывает эндемическое заболевание – «молибденовая подагра»