Artykuły

Podstawowe pierwiastki i ich rola

Pierwiastki są podstawowymi składnikami świata materii ożywionej i nieożywionej. Azot (N), siarka (S), tlen (O), wodór (H) i węgiel (C) budują związki organiczne: białka, węglowodany, tłuszcze i witaminy. Z pośród 104 znanych pierwiastków około 1/3 stanowi składniki ważne dla organizmów – elementy strukturalne szkieletu i tkanek miękkich, a także czynniki regulujące wiele funkcji fizjologicznych np. krzepniecie krwi, transport tlenu, aktywacje enzymów.

Grupy pierwiastków

Pierwiastki te można podzielić na trzy grupy:

• pierwiastki konieczne do życia tzw. biopierwiastki
• pierwiastki obojętne, bez których przemiany metaboliczne mogą normalnie przebiegać
• pierwiastki toksyczne, wywierające szkodliwe działanie na organizm

Makro- i mikropierwiastki

Pierwiastki konieczne dla prawidłowego funkcjonowania organizmu klasyfikuje się jako makro– i mikroelementy. Makroelementy (makropierwiastki) to takie, których stężenie w płynach ustrojowych i tkankach wynosi powyżej 1 μg/g mokrej tkanki (μg – milionowa część grama –10-6g). Mikroelementami (mikropierwiastkami; pierwiastkami śladowymi) są te, których stężenie w organizmie jest poniżej 1 ug/g mokrej kanki.

Makropierwiastki:

• chlor (Cl)
• fosfor (P)
• magnez (Mg)
• potas (K)
• sód (Na)
• wapń (Ca)

Mikropierwiastki:

• german (Ge)
• bor (B)
• chrom (Cr)
• Cyna (Sn)
• cynk (Zn)
• fluor (F)
• jod (I)
• kobalt (Co)
• krzem (Si)
• lit (Li)
• mangan (Mn)
• miedź (Cu)
• molibden (Mo)
• nikiel (Ni)
• selen (Se)
• wanad (V)
• żelazo (Fe)

Pierwiastki toksyczne:

• glin (Al)
• tal (Tl)
• rtęć (Hg)
• kadm (Cd)
• ołów (Pb)

Szkodliwość pierwiastków chemicznych zależy od wielu czynników, ale najważniejszymi są: stężenie danego pierwiastka w organizmie i okres narażenia na jego działanie. Istotną rolę odgrywa zdolność organizmu do eliminacji pierwiastków szkodliwych, takie funkcje spełniają nerki, wątroba i przewód pokarmowy. Szkodliwy wpływ pierwiastków toksycznych zależy od możliwości organizmu do naprawy ich zaburzającego wpływu. Pierwiastki toksyczne maja tendencje do gromadzenia się w narządach miąższowych, przede wszystkim w wątrobie, nerkach, trzustce. Przy przewlekłym narażeniu na pierwiastki toksyczne mogą się one odkładać również w innych tkankach np.: ołów i aluminium w kościach, ołów, rtęć, aluminium w tkance mózgowej, a kadm w cebulkach włosów.

Ilościowe oznaczanie pierwiastków w organizmie

Postęp nauki i rozwój techniki spowodował, że metody ilościowego oznaczania pierwiastków są coraz dokładniejsze i precyzyjniejsze. Wysoką czułość badań zapewnia absorpcyjna spektrometria atomowa (ASA), spektometria emisji atomowej ze wzbudzeniem plazmowym (ICP -AES), czy też technika aktywacji neutronowej (NAA). Nowoczesna aparatura analityczna pozwala przeprowadzić analizę stężeń pierwiastków z jednej próby. Daje to możliwość wykonania pomiaru wielu pierwiastków w krótkim czasie z niewielkiej ilości materiału, co w przypadku badań biologicznych odgrywa niebagatelną rolę.

Laboratorium Biomol-Med do oznaczania pierwiastków wykorzystuje technikę ICP.

Fizjologiczne procesy życiowe zależą nie tylko od składu i stężenia poszczególnych pierwiastków, lecz również od ich proporcji w ustroju. Dla poszczególnych obszarów organizmu istnieje ściśle określona równowaga jonowa, która utrzymuje się na stałym poziomie. Na podstawie proporcji pomiędzy pewnymi pierwiastkami można ocenić aktywność metaboliczną i prawidłowość procesów fizjologicznych. Pomiędzy pierwiastkami śladowymi istnieją związki synergistyczne i antagonistyczne, wpływające bezpośrednio na metabolizm ustroju.

Zachowanie właściwych relacji pomiędzy poszczególnymi pierwiastkami jest w wielu przypadkach ważniejsze od ich prawidłowego stężenia.