Медь как тяжелый металл


Список тяжелых металлов: виды и особенности

Из всех 104 известных человечеству на сегодня химических элементов 82 составляют металлы. Они занимают видное место в жизни людей в промышленной, биологической и экологической сфере. Современная наука подразделяет металлы на тяжёлые, лёгкие и благородные. В этой статье мы рассмотрим список тяжёлых металлов и их особенности.

Определение тяжёлых металлов

Изначально тяжёлыми металлами принято было называть тех их представителей, которые имеют атомную массу выше 50. Однако употребление названного термина на сегодняшний день происходит чаще не с химической точки зрения, а в зависимости от их воздействия на загрязнение окружающей среды. Таким образом, список тяжёлых металлов включает те металлы и металлоиды (полуметаллы), которые загрязняют элементы человеческой биосферы (почву, воду). Давайте рассмотрим их.

Сколько элементов включает список тяжёлых металлов?

На сегодня не существует единого мнения относительно количества элементов в названном перечне, поскольку нет общих критериев, относящих металлы к тяжёлым. Тем не менее, список тяжёлых металлов может быть сформирован в зависимости от различных свойств металлов и их признаков. К ним относят:

  • Атомный вес. Исходя из этого критерия, к названным принадлежат более 40 элементов с атомной массой, превышающей 50 а.е.м (г/моль).
  • Плотность. Исходя из этого критерия, тяжёлыми считаются те металлы, у которых плотность равна или превосходит плотность железа.
  • Биологическая токсичность объединяет тяжёлые металлы, негативно влияющие на жизнедеятельность человека и живых организмов. В их списке порядка 20 элементов.

Влияние на организм человека

Большинство названных веществ оказывают негативное воздействие на все живые организмы. Ввиду значительной атомной массы, они плохо транспортируются и накапливаются в тканях человека, вызывая различные заболевания. Так, для человеческого организма кадмий, ртуть и свинец признаны как самые опасные и самые тяжёлые металлы.

Список токсичных элементов группируется по степени опасности по так называемым правилам Мертца, согласно которым наиболее токсичные металлы имеют наименьший диапазон экспозиции:

  1. Кадмий, ртуть, таллий, свинец, мышьяк (группа самых опасных металлических ядов, превышение допустимых норм которых способно привести к серьёзным психо-физиологическим нарушениям и даже к летальному исходу).
  2. Кобальт, хром, молибден, никель, сурьма, скандий, цинк.
  3. Барий, марганец, стронций, ванадий, вольфрам

Это однако не означает, что ни один из элементов, сгруппированных выше, по правилам Мертца, не должен присутствовать в человеческом организме. Напротив, список тяжёлых металлов насчитывает в нем эти и ещё более 20 элементов, небольшая концентрация которых не только не опасна для жизнедеятельности человека, но и необходима в метаболических процессах, особенно железо, медь, кобальт, молибден и даже цинк.

Загрязнение окружающей среды тяжёлыми металлами

Элементами биосферы, подвергающимся загрязнению тяжёлыми металлами, являются почва и вода. Чаще всего виновниками этого выступают металлургические предприятия, перерабатывающие лёгкие и тяжёлые цветные металлы. Список загрязняющих агентов также пополняют предприятия по сжиганию мусора, автомобильные выхлопы, котельные, химико-производственные, типографические компании и даже электростанции.

Чаще всего токсинами являются: свинец (автомобильное производство), ртуть (пример распространения: разбитые в быту градусники и люминесцентные осветительные приборы), кадмий (образуется в результате сжигания мусора). Кроме этого, большинство заводов в производстве используют тот или иной элемент, который может быть охарактеризован как тяжёлый. Металл группы, список которой был приведен выше, в виде отходов поступает чаще всего в водоёмы и далее по трофической цепи доходит до человека.

Кроме техногенных факторов загрязнения природы тяжёлыми металлами, существуют также природные – это извержения вулканов, в лаве которых обнаружено повышенное содержание кадмия.

Особенности распространения в природе самых токсичных металлов

Ртуть в природе более всего локализуется в водной и воздушной среде. В воды мирового океана ртуть поступает из промышленных сливов, также встречаются пары ртути, образующиеся вследствие горения угля. Токсичные соединения аккумулируются в живых организмах, особенно в морепродуктах.

Свинец имеет широкую область распространения. Он накапливается и в горах, и в почве, и в воде, и в живых организмах, и даже в воздухе, в виде выхлопных газов от автомобилей. Конечно, свинец поступает в окружающую среду и в результате антропологического действия в виде отходов от промышленной отрасли и неутилизированных отходов (аккумуляторы и батарейки).

А источником загрязнения окружающей среды кадмием являются сточные воды промышленных предприятий, а также природные факторы: выветривание медных руд, вымывание почв, а также результаты вулканической активности.

Область применения тяжёлых металлов

Несмотря на токсичность, современная промышленность создаёт огромное множество полезных продуктов, перерабатывая тяжёлые цветные металлы, список которых включает сплавы меди, цинка, свинца, олова, никеля, титана, циркония, молибдена и др.

Медь – высокопластичный материал, из которого получаются разнообразные провода, трубы, кухонная утварь, украшения, кровельное покрытие и многое другое. Кроме того, она широко используется в машиностроении и кораблестроительстве.

Цинк обладает высокими антикоррозийными свойствами, поэтому распространено использование цинковых сплавов для покрытия металлических изделий (т. н. оцинковка). Области применения продуктов из цинка: строительство, машиностроение, полиграфия (изготовление печатных форм), ракетостроение, химическая промышленность (производство лаков и красок) и даже медицина (антисептические средства и др.).

Свинец легко плавится, поэтому используется в качестве сырья во многих отраслях: лакокрасочной, химической, автомобильной (входит в состав аккумуляторов), радиоэлектронной, медицинской (изготовление защитных фартуков для пациентов во время прохождения рентген-исследований).

Что такое медь?

Что такое медь? Происхождение / значение названия Медь
Слово «медь» происходит от латинского слова «Cuprum» (отсюда и символ Cu), в честь острова Кипр. Кипр был основным поставщиком меди в Римскую империю. В римской мифологии медь ассоциировалась с Венерой, богиней любви. Римляне считали, что Венера поднялась из вод Кипра, глядя на себя в медное зеркало. Связь между медью и богиней привела к убеждению, что медь привлечет любовь и защитит от зла.В алхимии символ меди был также символом планеты Венеры.

Что такое медь? Группа Периодической таблицы и классификация медного элемента
Элементы могут быть классифицированы на основе их физических состояний (состояний вещества), например газ, твердое тело или жидкость. Этот элемент прочный. Медь классифицируется как «переходный металл», который находится в группах 3–12 Периодической таблицы. Элементы, классифицируемые как переходные металлы, обычно характеризуются как пластичные, податливые и способные проводить электричество и тепло.Почти 75% всех элементов Периодической таблицы классифицируются как металлы, которые подробно описаны в Списке металлов.

Исторические факты и Открытие медного элемента
Медь была обнаружена в древности и использовалась древними египтянами, греками, римлянами и китайцами. Медь была, вероятно, самым первым металлом, добытым и обработанным человеком. Считалось, что первоначально он был обнаружен на Ближнем Востоке. Медь - один из металлов, называемых одним из «металлов древности».Древние «металлы древности» вместе с приблизительными датами их открытия и использования: золото (6000 г. до н.э.), медь (9000 г. до н.э.), серебро (4000 г. до н.э.), свинец (6400 г. до н.э.), олово (3000 г. до н.э.), железо (1500 г. до н.э.) и ртуть (1500 г. до н.э.) ).

Что такое медь? Свойства меди
Тяжелый металл с высоким блеском, который особенно хорошо проводит тепло и электричество. Медь - довольно тяжелый металл с плотностью 8,9, имеет характерный красноватый цвет. Он довольно мягкий и очень податливый, пластичный и гибкий, но при этом жесткий и прочный; он тает при 1084.По проводнику тепла и электроэнергии уступает только серебру. Дополнительные факты и информацию см. В разделе «Свойства меди».

Что такое медь? Появление меди
Элемент медь использовался для различных целей с самых ранних дней истории. В природе он часто встречается в металлическом состоянии, в больших количествах он встречается в чистом виде в районе озера Верхнее и в других местах в меньшей степени. К наиболее ценным рудам относятся:

Куприт Cu2O.
Халькоцит Cu2S.
Халькопирит CuFeS2.
Борнит Cu3FeS3.
Малахит CuCO3Cu (OH) 2.
Азурит 2CuCO3Cu (OH) 2.

История Периодической таблицы
Ознакомьтесь с краткой историей Периодической таблицы, в которой подробно указаны даты и имена известных ученых и химиков, которые внесли свой вклад в разработку Периодической таблицы.

Появление элемента меди
Медь встречается в природе до некоторой степени в свободном состоянии, но обычно находится в виде сульфида.Медная руда легко восстанавливается. Получают из халькопирита, ковелина, халькозина

Содержание элемента в различных средах
% во Вселенной 610 -6 %
% на Солнце 0,00007%
% в метеоритах 0,011%
% в земной коре 0,0068%
% в Океаны 310 -7 %
% у людей 0,0001%

Использование меди в медицине - здоровье и лечение
Интересная информация содержится в следующей таблице «Использование меди в медицине, здоровье и лечение».Медь используется в солевых формах как вяжущее, дезодорирующее и противогрибковое средство.

Применение меди в медицине - здравоохранение и лечение

Медицинские расстройства Медицинские симптомы

0 Использование меди и лечения

Остеопороз Кости становятся хрупкими Мультивитамины, содержащие минералы, обычно содержат медь.Медь также доступна в виде отдельной пероральной добавки или в виде геля или раствора для местного применения
Заболевания Медицинские симптомы Использование меди и лечения

A полезная справочная информация, содержащая информацию о медицинском использовании меди, связанных с этим проблемах со здоровьем и расстройствах, а также методах лечения с использованием препаратов меди. Медный купорос используется как средство от паразитов в аквариумах и при лечении гнили копыт у крупного рогатого скота.

Связанное использование меди
Статуя Свободы сделана из меди толщиной примерно в два пенни вместе. Его характерный зеленый цвет обусловлен знакомым ему зеленым налетом «патина», который образовался на поверхности статуи из-за воздействия элементов. Другие области применения:
Медный купорос
Кованая медь
Трубы, трубы - Сантехника
Проволока
Листов
Медицина и здравоохранение
Электромагниты
Паровой двигатель Ватта
Вакуумные трубки
Музыкальные инструменты
Компонент монет
Кухонная посуда
Столовые приборы

.

Эффект от перегрузки медью

Введение в отравление тяжелыми металлами и утомление надпочечников

Высокий уровень меди в организме связан с утомлением надпочечников. Медь, тяжелый металл в несвязанной форме, повсеместно присутствует в окружающей среде и в продуктах питания. Хотя некоторое количество меди необходимо для выживания, при несбалансировке она может вызвать серьезные проблемы, а чрезмерное количество меди может привести к отравлению тяжелыми металлами. Большинство диет содержат достаточно меди (2-5 мг в день), чтобы предотвратить дефицит, и недостаточно, чтобы вызвать токсичность.Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) предполагает, что 10-12 мг в день могут быть верхним безопасным пределом для потребления.

Роль меди в организме

Роль меди в организме многогранна. Некоторые ключевые функции:

  1. Производство энергии. Медь необходима для производства АТФ, энергетической валюты в организме. Любой недостаток меди приведет к усталости и депрессии. Высокий уровень меди приведет к чрезмерному возбуждению организма.
  2. Эндокринная система. Щитовидная железа и надпочечники. очень чувствительны к меди. Нарушение баланса меди связано с гипотиреозом и утомлением надпочечников. Медь также обладает высокой реакционной способностью и высокой электропроводностью. С большой активностью электрических и магнитных полей в нашей окружающей среде из-за электрических сетей, телефонных столбов и беспроводных технологий, и это лишь некоторые из источников, это может привести к чрезмерной активности свободных радикалов внутри нас. Мы знаем, что чрезмерное количество свободных радикалов вызывает окислительное повреждение в организме на клеточном уровне и даже может быть причиной рака и других заболеваний.Этот постоянный стресс в виде повреждения организма свободными радикалами может в конечном итоге привести к усталости надпочечников, поскольку организм истощается на клеточном уровне и становится бессильным, неспособным должным образом реагировать на стресс.
  3. система Опорно-двигательная. Медь необходима для построения и восстановления соединительных тканей, включая сухожилия, связки, кожу, волосы, ногти и сосудистую систему.
  4. Нервная система. Медь участвует в производстве дофамина, адреналина и норэпинефрина.Это стимулирующие соединения, ответственные за реакцию на тревогу «бей или беги», когда организм находится в состоянии стресса.

Высокий уровень меди в организме может привести к чрезмерной стимуляции нервной системы. Это может привести к перепадам настроения, беспокойству, беспокойству и бессоннице.


Медь и диета

Медь содержится в относительно более высоких уровнях в различных продуктах питания, таких как капуста, грибы, мясные субпродукты, сухофрукты, морепродукты, орехи, семена и зерновые продукты. Для тех, кто придерживается вегетарианской диеты и полагается на орехи и семена в качестве источника белка, они более восприимчивы к избытку меди, поскольку медь чаще встречается в этих типах продуктов.Эти продукты также содержат меньше цинка, который необходим для связывания меди и вывода ее из организма. По сути, почти все продукты содержат немного меди в той или иной степени, даже кофе и шоколад - очень популярные продукты! Другие распространенные источники меди включают поливитамины и медные трубы, по которым проходит вода. Таким образом, дефицит меди у людей, у которых нет других заболеваний, которые могут препятствовать усвоению меди для оптимального здоровья, встречается редко.

Что такое отравление тяжелыми металлами?

Для тех удачливых людей, у которых здоровая печень, желчный пузырь и надпочечники, потребление меди, содержащейся в обычных повседневных продуктах питания, не должно представлять проблемы.Когда эти органы повреждены, медь может накапливаться и накапливаться в организме, и в конечном итоге, если не принять меры, может привести к ее вредному уровню. Если медь остается в организме, она не может быть вымыта из организма сама по себе. Со временем уровень меди повышается, что приводит к состоянию перегрузки. Это не то же самое, что отравление медью, форма отравления тяжелыми металлами, когда уровень меди настолько высок, что организм получает травму в состоянии, известном как гиперкапремия.


Медь, печень и надпочечники

Отравление тяжелыми металлами в результате высокого уровня меди в организме только сейчас начинает рассматриваться как проблема, поскольку традиционная медицина, и даже холистические практики не считают токсичность меди серьезной. до недавнего времени, хотя это было предупреждено еще в 1970-х годах несколькими практикующими пионерами. Тем не менее, это становится все более распространенным, поскольку медь используется все шире, а повседневное воздействие становится более заметным, чем когда-то.Кроме того, недостаточный уровень цинка, молибдена и других минералов в нашем рационе усугубляет эту проблему со здоровьем, поскольку эти минералы помогают поддерживать медь в равновесии в организме.

Для того, чтобы существующая медь транспортировалась через кровь, она должна быть связана со специфическими белками - церулоплазмином и металлотионеином, которые вырабатываются, когда наши надпочечники работают синергетически с печенью. Однако, когда у человека нарушены функции надпочечников, производство церулоплазмина печенью оказывается недостаточным, что приводит к высоким уровням меди в свободной и несвязанной форме.


Признаки и симптомы отравления тяжелыми металлами

  • Физическая усталость
  • Гонки разума
  • Эмоциональные американские горки взлетов и падений
  • Беспокойство
  • Репродуктивные проблемы
  • Выпадение волос
  • Угри
  • Фибромия
  • Фибромия
  • PMS
  • Сердцебиение

Отравление тяжелыми металлами и женщины

У женщин, особенно беременных, у которых особенно высокий уровень эстрогена , уровень удержания меди у них сравнительно хуже, поэтому они более восприимчивы к проблемам, связанным с высокий уровень меди.Во время менструации у женщин уровни церулоплазмина и эстрогена обычно снижаются, а во время беременности они повышаются. Некоторые новорожденные рождаются с высоким уровнем меди в организме, поскольку мать передает ее через плаценту - мать, которая также страдала от токсичных уровней задержки меди из-за высокого уровня эстрогена во время беременности.

Как упоминалось ранее, медь должна связываться с церулоплазмином, чтобы транспортироваться через кровь и выводиться из организма. Кроме того, клинические исследования показали, что у женщин, принимающих оральные противозачаточные таблетки, также наблюдается повышенный уровень меди.

Эстроген также активирует рецепторы альдостерона в почках, что приводит к задержке натрия, меди и жидкости . Задержка жидкости может привести к высокому кровяному давлению, поэтому высокий уровень меди в организме может привести к другим проблемам у женщин, таким как предменструальный синдром, выкидыш, послеродовая депрессия, кисты яичников и другие проблемы со здоровьем, связанные с гормонами.

Медь накапливается не только в крови, она также может накапливаться в щитовидной железе, что может нанести ущерб уровням тироксина (T4) и трийодтиронина (T3).Эстроген также может нарушить работу щитовидной железы, поскольку он имеет структуру, аналогичную Т3. Взаимосвязь между медью и эстрогеном многогранна, и когда один из них неуравновешен, это может создать множество проблем на клеточном уровне.

Весы для меди и цинка

Цинк - минерал, оказывающий успокаивающее действие на разум. Это важное питательное вещество, и когда организм находится в состоянии стресса (внешнего и / или на клеточном уровне), уровень цинка быстро истощается. Очевидные признаки дефицита цинка включают плохое состояние кожи и ногтей, например растяжки и ломкость ногтей.

Дефицит цинка и марганца может вызвать задержку меди. Цинк содержится во многих продуктах питания, особенно в продуктах из красного мяса, бобах и семенах (таких как кунжут и тыква), а также в креветках. Марганец содержится в таких продуктах, как морепродукты, орехи, семена, бобы и т. Д. В идеальном здоровом теле соотношение меди к цинку должно быть около 1: 8. Важно не только фактическое количество цинка, которое содержится в организме, но и фактическое соотношение присутствующего цинка. Причина в том, что и цинк, и медь конкурируют друг с другом за поглощение.Когда этот баланс цинка нарушается из-за конкурирующего действия меди, это может повлиять на работу надпочечников, а также ослабить иммунную систему.

Когда в организме высокий уровень меди, очень важно, чтобы цинка было в достаточном количестве, так как он помогает в процессе образования прогестерона, тестостерона, кортизола, альдостерона, нейротрансмиттеров, антител, соляной кислоты и пищеварительных ферментов. Следовательно, идеальный способ вывести медь из организма - иметь достаточный уровень цинка, чтобы он выводил медь с желчью.


Диагностика отравления медью / токсичности / перегрузки

Симптомы острого отравления медью включают рвоту, рвоту, артериальную гипотензию, кому, желтуху и гемолитическую анемию. Это когда уровень меди чрезвычайно высок. Ниже этого уровня меди существует состояние токсичности меди. Обнаружены лабораторные результаты для содержания меди выше нормы, и у человека есть симптомы. Повреждения, вызванные токсичностью меди, влияют в первую очередь на печень и почки, а функциональные тесты печени и почек демонстрируют скомпрометированные доказательства.На более низком уровне у человека могут быть симптомы, но лабораторные анализы на содержание меди или волос могут быть лишь незначительно высокими или нормальными. Некоторые практикующие врачи используют термины «токсичность» и «перегрузка» как синонимы, в зависимости от тяжести имеющегося клинического состояния.

Почти вся медь в организме связана с белками-переносчиками. Уровень несвязанной меди практически равен нулю. Лучшим средством тестирования на токсичность меди являются суточные тесты уровня меди в моче или сывороточного церулоплазмина. Уровни меди в красных кровяных тельцах также могут быть хорошим тестом для измерения повышенного уровня меди.Результаты теста на медь необходимо оценивать в контексте и обычно сравнивают с уровнями церулоплазмина. Ненормальные результаты по меди не являются диагностикой конкретного состояния, но указывают на необходимость дальнейшего исследования отравления медью. Церулоплазмин также может быть повышен при наличии воспаления или тяжелых инфекций. В результате интерпретация часто усложняется. Как церулоплазмин, так и медь повышаются во время беременности, а также при использовании эстрогена и оральных контрацептивов.

Тестирование минеральных веществ в волосах также может быть полезным, но в этом тесте есть свои подводные камни.Неправильный сбор образцов и загрязнение могут привести к неточным результатам. Еще больше усложняет ситуацию то, что эти тесты не выявляют избытка меди в тканях, поскольку медь еще не высвобождается. Также результат не отражает происходящего в организме в реальном времени. В зависимости от лабораторных тестов только без подробного анамнеза и клинической корреляции может привести к неполной оценке, возможному ошибочному диагнозу и неправильной интерпретации данных.


Медь и надпочечники

Когда наши тела находятся под постоянным потоком стресса, эмоционального, психологического или физического, это наносит тяжелый урон организму.При стрессе тело реагирует, переходя в реакцию «бей или беги», и надпочечники начинают вырабатывать адреналин, кортизол и альдостерон. Альдостерон заставляет организм удерживать больше меди и натрия, в то время как почки выделяют цинк и магний . Когда этот процесс происходит спорадически, в реальных или предполагаемых чрезвычайных ситуациях или стрессовых ситуациях, организм может восстановиться. Однако проблема заключается в том, что это происходит в течение длительного периода времени, например, в случае усталости надпочечников, когда организм продолжает удерживать медь, вызывая перегрузку медью внутри, продолжая негативно влиять на нервную систему.

Печень - главный орган, отвечающий за вывод из организма любых избыточных количеств меди; однако, когда печень и надпочечники повреждены, токсичные уровни металлов (включая медь) накапливаются и накапливаются в организме, что в конечном итоге становится очень проблематичным. Большое количество меди дополнительно стимулирует нервную систему, что еще больше сказывается на уже перегруженных надпочечниках. Этот порочный круг событий продолжается, поскольку печень и надпочечники находятся под угрозой.


Синдром отравления медью и усталости надпочечников

Хронический стресс или острые стрессовые события могут нарушить нормальную антистрессовую функцию надпочечников. Когда это происходит, симптомы могут включать отсутствие толерантности к физическим нагрузкам и энергии, тягу к соли, бессонницу, раздражительность, зависимость от сахара и кофе в течение дня, а также бессонницу на более ранних стадиях (стадии 1 и 2). По мере прогрессирования синдрома надпочечниковой усталости (AFS) до продвинутых стадий (стадии 3 и 4) , более серьезные симптомы, такие как гипогликемия, депрессия, сердечная аритмия, ортостатическая гипотензия, тяжелая бессонница, метаболический дисбаланс, пробуждение посреди ночи, и наступает тревога.

Перегрузка медью может имитировать некоторые симптомы усталости надпочечников, а также ухудшать симптомы, что затрудняет различение между ними, если не сопровождается подробным анамнезом. Ключом является наличие надлежащего анамнеза, составленного опытным врачом.

Больные, которые боролись с синдромом утомления надпочечников и не смогли вылечиться, могут рассматривать токсичность меди как способствующий фактор. Как упоминалось ранее, токсичность меди обычно представляет собой проблему, которую организм может преодолеть с помощью собственного внутреннего механизма саморегуляции.Поэтому дисбаланс меди редко бывает единственной причиной всех симптомов позднего синдрома усталости надпочечников. Чаще всего перегрузка медью является одним из многих факторов. Помните, что мы имеем в виду поздние стадии AFS, а не ранние стадии, когда симптомы AFS обычно довольно легкие, а отравление медью клинически незначительно. Слепое начинание с охоты на ведьм, нацеленной на медь как виновницу и первопричину усталости, может быть очень дорогостоящим, запутанным и потенциально ухудшить AFS в конце.

Важно помнить, что даже если существует тесная связь между двумя событиями, такими как чрезмерная медь и утомление надпочечников, нужно быть осторожным, чтобы не прыгнуть слишком быстро, чтобы сделать вывод, что причиной усталости надпочечников является чрезмерное количество меди. Это связано с тем, что многие другие дисбалансы также могут проявляться аналогичным образом, включая цинк, натрий, калий, ртуть и кадмий. Дисбаланс любого из них также имеет серьезные разветвления по всему телу, вызывая симптомы, имитирующие AFS.

Просто потому, что существует связь, не означает, что есть явная причина и следствие. Пути восстановления для каждого конкретного дисбаланса довольно разные и часто конфликтуют друг с другом. Слепой метод проб и ошибок может в конечном итоге усугубить утомление надпочечников, если не лечить его с осторожностью. Например, как высокое содержание меди, так и низкое содержание калия могут вызывать беспокойство. Но лечение совсем другое. При низком уровне калия лечение требует ограничения соли в дополнение к замене калия, потому что соль прямо противостоит калию.Однако при утомлении надпочечников показано больше соли. Точно так же беспокойство, вызванное чрезмерным содержанием меди, требует увеличения количества цинка в качестве противовеса меди. Тем не менее, цинк может быть весьма стимулирующим действием для тех, кто находится на поздних стадиях AFS, и может вызвать сбои в работе надпочечников. Понятно, что такая балансировка сложна. Неудивительно, что большинство попыток самонавигации терпят неудачу и фактически усугубляют общее утомление надпочечников.


Отравление медью и синдром повышенной утомляемости надпочечников

К тому времени, когда большинство людей считает перегрузку медью виновником своей усталости, организм в целом очень слаб и находится в декомпенсации.Организм обычно уже пережил годы неудачных попыток восстановления, наряду с широким использованием анаболических гормонов, таких как тестостерон и эстроген, железистых, витаминов и трав, включая солодку, родиолу, ашвагандху, женьшень, мака и зеленый чай в этот период. Поэтому большинство из них находятся в состоянии сильной усталости надпочечников (стадия 3 или выше). Парадоксальные реакции и чувствительность тела довольно заметны, когда тело затоплено морем адреналина, когда реакция тела на борьбу или бегство находится на полном дросселе.Запасы питания низкие, а также более низкий порог для запуска надпочечников по сравнению с людьми на более ранних стадиях AFS.

Традиционные подходы к коррекции отравления медью обычно включают комбинацию пониженного потребления меди в зависимости от образа жизни и диеты, употребление сбалансированных питательных веществ, таких как высокие дозы цинка, некоторые формы методов детоксикации, такие как очищение и промывание печени или кишечник, и варианты хелатирования с использованием зеленой пищи и лекарств.Эти стандартные методы лечения могут помочь людям с ранней и легкой стадиями AFS, когда организм еще силен, и могут выдержать натиск таких агрессивных усилий по снижению уровня меди, чего нельзя сказать о тех, кто находится на поздних стадиях AFS. Фактически, если не проводить очень тщательное титрование и не действовать очень медленно, тяжелые и неприятные надпочечники являются определенно опасным побочным эффектом, которого немногие могут избежать. В таких случаях серьезных аварий человек может быть прикован к постели на несколько дней или недель.


Резюме: Отравление медью

Хотя отравление медью или перегрузка могут быть связаны с синдромом утомления надпочечников, это редко является единственной причиной, но обычно является частью более широкой картины многих других факторов, которые могут способствовать или ухудшать AFS. Большинство людей, страдающих AFS, находятся на продвинутой стадии, прежде чем их исчерпывающие, но неудачные попытки восстановления заставляют их рассматривать перегрузку медью как виновницу. Лабораторные исследования могут быть полезными, но ключевыми являются клиническая корреляция и история болезни.Использование одних только тестов может ввести в заблуждение. Терапевтические подходы различаются в зависимости от степени присутствия AFS. Те, у кого умеренная AFS, могут рассмотреть питательные вещества, уравновешивающие медь, такие как цинк, витамин C, марганец и другие. Людям с продвинутым AFS следует воздерживаться от таких подходов до тех пор, пока надпочечники не будут хорошо заживлены, чтобы избежать неудач и надпочечников. Также следует избегать агрессивных клизм, хелатирования, очищения и детоксикации.

Ключевой вопрос доктора Лэма

Арахис может легко вызвать воспаление в организме из-за плесени, афлатоксина.

.

Биоремедиация тяжелых металлов | IntechOpen

1. Введение

Со времени промышленной революции количество отходов тяжелых металлов быстро увеличилось. Виды токсичных металлов мобилизуются в результате промышленной деятельности и потребления ископаемого топлива и в конечном итоге накапливаются в пищевой цепочке, что приводит как к экологическим проблемам, так и к проблемам со здоровьем. Некоторые из этих металлов используются как важные питательные вещества, поскольку они входят в состав ферментов и кофакторов. Некоторые тяжелые металлы оказывают токсическое действие на микробные клетки (т.е. ртуть, свинец, кадмий, мышьяк и серебро). В основном системы устойчивости были обнаружены на плазмидах, тогда как бактериальные хромосомы содержат гены устойчивости ко многим из тех же катионов и оксианионов тяжелых металлов, что и плазмиды [1, 2]. Чтобы выжить в условиях стресса от металлов, бактерии выработали несколько типов механизмов, позволяющих переносить поглощение ионов тяжелых металлов. Эти механизмы включают биосорбцию клеточными стенками и захват внеклеточными капсулами, преципитацию, отток ионов металлов за пределы клетки, восстановление ионов тяжелых металлов до менее токсичного состояния, накопление и комплексообразование ионов металлов внутри клетки [3, 4] .

2. Биоремедиация меди

Практически во всех формах жизни медь является металлом, необходимым для нормального функционирования. Он действует как кофактор для ряда ферментов, участвующих в белках дыхания и переноса электронов у растений, животных и микроорганизмов. Медь токсична для клеток при высоких концентрациях, в основном из-за нарушения целостности клеточных мембран, ее взаимодействия с нуклеиновыми кислотами, вмешательства в систему транспорта энергии и нарушения активных центров ферментов [5, 6, 7, 8].При высоких концентрациях в цитоплазме медь может конкурировать с другими металлами за их участки связывания в белках, что может приводить к нарушению функций белков. В противном случае присутствие Cu (I) в клетках будет реагировать с перекисью водорода и производить гидроксильные радикалы, которые повреждают ДНК, липиды и другие молекулы [9, 10]. Устойчивость к меди у микроорганизмов в основном зависит от трех различных систем:

  1. Периплазматическая система резистентности меди (pco), переносимая плазмидами, которая кодирует PcoA, мульти-оксидазный белок меди, ответственный за окисление Cu (I) в периплазматической Космос.Эта система присутствует только на плазмидах и имеет высокое сопротивление меди [11, 12, 13].

  2. Отток АТФазы насос CopA способен выбрасывать ионы меди наружу [10, 14].

  3. Cus-система (медь-чувствительная система оттока меди), принадлежащая к семейству резистентно-нодуляционных-делений клеток (RND), ответственному за экспорт тяжелых металлов (HME-RND), которое кодирует, в частности, белок CusA [10, 13, 15] .

В сельском хозяйстве бактерицид меди считается одним из наиболее важных компонентов загрязнения окружающей среды медью, особенно в программах, применяемых во всем мире в районах выращивания цитрусовых [16].Многие виды патогенных бактерий растений, такие как Xanthomonas citri subsp. citri (Xcc) развили устойчивость к меди в результате использования медных бактерицидов [5]. Гены устойчивости к меди произошли от штаммов X. alfalfae subsp. citrumelonis из Флориды и Xanthomonas citri subsp. citri из Аргентины [17].

В обоих X. citri subsp. citri и X.люцерна subsp. citrumelonis , долгосрочное использование медьбактерицидов привело к развитию медьрезистентных (Cur) штаммов. В X. citri subsp. citri A44, открытые рамки считывания (ORF), связанные с генами copL , copA , copB , copM , copG , copC , copD и copF , были охарактеризованы как присутствовать на большой (~ 300 т.п.н.) конъюгированной плазмиде. Те же ORF, за исключением copC и copD , также присутствовали в X.люцерна subsp. citrumelonis 1381 [5, 18]. С помощью молекулярных инструментов в кернах чилийских морских отложений оценивали обилие генов устойчивости к меди cusA и copA , кодирующих, соответственно, белок нодуляции резистентных клеток и насос АТФазы P-типа. В осадке, ген copA был более распространен, чем ген cusA [10]. Когда клетки Sulfolobus metallicus подвергаются воздействию 100 мМ Cu, протеомный анализ показал, что 18 из 30 белков с повышенной регуляцией связаны со стрессовыми реакциями, производством и преобразованием энергии и биосинтезом аминокислот [19].Кроме того, при поиске в геноме были обнаружены два полных кластера генов cop, кодирующих Cu-экспортирующую АТФазу (CopA), металлохаперон (CopM) и регулятор транскрипции (CopT).

На основании анализа на планшете штаммы Frankia EuI1c, CN3, QA3 и DC12 толерантны к высоким уровням меди (значения МИК> 5 мМ), в то время как многие другие протестированные штаммы очень чувствительны, демонстрируя значения МИК <0,1 мМ [20] . В противном случае для повторного исследования чувствительности к меди пяти штаммов Frankia использовали 24-луночный анализ роста.Штаммы Frankia EuI1c, CN3 и DC12 показали сходные модели роста. Рост изначально подавлялся при низких концентрациях меди (0,1 мМ), но выход роста увеличивался при повышенных уровнях меди, достигая пика при 5 мМ (Рисунок 1).

Рисунок 1.

Штаммы Frankia DC12 и CN3, рост в 24-луночной системе роста и анализ белка при различных концентрациях от стресса, вызванного медью.

Клетки, выросшие на повышенных уровнях меди, выглядели синими, что свидетельствует о том, что медь накапливалась внутри Frankia или связывалась с поверхностью клетки [21].При наблюдении под фазово-контрастной микроскопией Cu +2 -резистентный Frankia EuI1c образовывал необычные глобулярные структуры, которые были связаны с их гифами [20]. Эти структуры были дополнительно исследованы с более высоким разрешением. Увеличение разрешения показало, что глобулярные структуры состоят из агрегатов (> 50 мкм), содержащих множество более мелких структур (рис. 2).

Рисунок 2.

SEM штамма Frankia EuI1c, выращенного при концентрации меди менее 1 мМ в течение 1 недели.Панели (A и C) Контролируют условия по (B, D и E) металлической меди. Полосы размера представляют: 1 мкм.

Эти более мелкие структуры были около 5 мкм в диаметре и также наблюдались как отдельные структуры по всей гифе. При большем увеличении структуры имеют рисунок бороздок и кажутся связанными с гифами аморфным материалом [21]. Подобные глобулярные структуры наблюдались с помощью SEM других медьрезистентных штаммов Frankia (например, штамма DC12). Эти наблюдения предполагают, что Frankia может осаждать Cu +2 -фосфатный комплекс в гифы. Acidithiobacillus ferrooxidans детоксифицирует металл Cu +1 , форматируя фосфатные гранулы за счет стимуляции гидролиза полифосфата и образования комплексов металл-фосфат [22].

Анализ элементного состава этих структур был исследован с использованием SEM-EDAX. Как и ожидалось, эти структуры демонстрировали повышенное содержание меди, которое было представлено в 73 раза большим, чем контрольное увеличение интенсивности, но также содержало повышенное содержание фосфата, которое составляло около 43.Уровень интенсивности в 88 раз выше, чем у контрольных клеток. Кроме того, содержание кислорода увеличивалось в 3,5 раза в условиях напряженного состояния меди. Все три этих элемента имели почти одинаковые значения интенсивности в условиях Cu +2 . Эти результаты предполагают, что соединение фосфата меди образуется и связывается с поверхностью клеток Frankia . Спектры EDAX показали, что присутствующие в клетках тела в основном состоят из фосфора и кислорода [8, 21]. Высокочувствительный МС-анализ вырезанных полос продуцировал пептиды, такие как периплазматический связывающий белок / регулятор транскрипции LacI (E3IXA6; ген FraEuI1c_7040) с соответствующим размером белка (37.6 кДа). Другой представляющий интерес белок представлял собой переносчик сульфата ABC, периплазматический сульфат-связывающий белок (E3J029; FraEuI1c_1092; 36,6 кДа), который имел 2, 5 и 20 пептидов. Эти данные должны указывать на десятикратное увеличение экспрессии при 2 мМ Cu +2 -стрессе, в то время как внеклеточный лиганд-связывающий рецептор (39,925 кДа) индуцировал до шести и восьми раз при воздействии 1 и 2 мМ меди соответственно. Эти белки могут играть роль в резистентности к меди посредством связывания и накопления меди, как в периплазматическом связывающем белке / регуляторе транскрипции LacI и внеклеточном лиганд-связывающем рецепторе, или в транспортировке меди за пределы клетки, как в переносчике сульфата ABC, в периплазматическом рецепторе, связывающем сульфат.Относительная экспрессия гена переносчика тяжелых металлов / детоксикации (FraEuI1c_6308) и АТФазы P-типа, передающей медь (FraEuI1c_6307), показала 30-35-кратное увеличение уровня экспрессии по сравнению с контролем с Cu +2 - стресс в течение 8 дней. Эти результаты предполагают, что эти два генных продукта могут играть роль в толерантности к меди [21].

У некоторых бактерий и водорослей было высказано предположение, что неорганические полифосфаты и транспорт металл-фосфатных комплексов будут участвовать в толерантности к тяжелым металлам [23].После того, как Frankia рос в условиях меди, уровень фосфата в анализе EDAX был высоким, что подтвердило эту гипотезу об образовании комплекса металл-фосфат. Этот комплекс может выводиться за пределы клетки через АТФазу P-типа или систему оттока фосфатов [22]. У Enterococcus hirae CopA импортирует медь при ее дефиците [24]. С Pseudomonas syringae CopA является белком внешней мембраны и действует в секвестрации и компартментализации меди в периплазме и внешней мембране [25].Функция белка CopB в E. hirae заключается в удалении избытка меди, присутствующей в цитоплазме [24]. Специфическая функция белка CopB у E. coli и Pseudomonas syringae еще не определена [26]. С E. hirae , copA и copB участвуют в транспорте меди с использованием АТФаз, в то время как продукт гена copY действует как медь-чувствительный репрессор. copZ функционирует в транспорте внутриклеточной меди.

3. Биоремедиация свинцом

Свинец проникает в клетки через транспортеры Fe 2+ и Ca 2+ , а затем проявляет свою токсичность, замещая эти катионы на их сайтах связывания в металлопротеинах. Системы устойчивости к тяжелым металлам у многих бактерий основаны на оттоке. У грамотрицательных бактерий были обнаружены две группы систем оттока, которые представляют собой хемиосмотические насосы, например, системы оттока трехкомпонентных двухвалентных катионов Ralstonia Metallidurans ( cnr , ncc и czc [27]] и / или АТФазы P-типа, e.g., АТФазы Zn (II), Cu (II) и Cd (II) [28, 29]. Как у грамотрицательных, так и у грамположительных бактерий устойчивость к свинцу была обнаружена в почвах, загрязненных свинцом. Bacillus megaterium демонстрирует внутриклеточные цитоплазматические приводы к накоплению, а Pseudomonas marginalis демонстрирует внеклеточные выводы к исключению [30]. Более того, Staphylococcus aureus и Citrobacter freundii накапливали металл в виде внутриклеточного фосфата свинца [31].Сообщалось, что CadA-АТФаза Staphylococcus aureus и ZntA-АТФаза Escherichia coli являются оттоком Pb (II) [32].

Кроме того, 27 изолятов были выделены из некоторых заброшенных горнодобывающих районов в Марокко и принадлежат к родам Streptomyces и Amycolatopsis. Зарегистрированная минимальная ингибирующая концентрация (MIC) составляла 0,1 мг · мл -1 как для Zn, так и для Cu, 0,55 для Pb и 0,15 для Cr. Анализ химического осаждения показал, что 27 изолятов обладают высокой способностью накапливать Pb (до 600 мг Pb / г биомассы для Streptomyces sp.BN3) [33].

Сообщается о взаимодействии между переносчиками CBA и АТФазами P-типа у Cupriavidus Metallidurans Ch44 на устойчивость к цинку и кадмию [34]. Кластер генов pbrTRABCD из Cupriavidus Metallidurans Ch44 показал, что экспорт Zn 2+ , Cd 2+ и Pb 2+ осуществляется через основной компонент-транспортер оперона P-типа АТФазы PbrA, тогда как PbrB, Второй компонент оперона, как было показано, представляет собой фосфатазу, которая увеличивает сопротивление свинца.АТФаза P-типа, которая удаляет ионы Pb 2+ из цитоплазмы, и фосфатаза, продуцирующая неорганический фосфат для связывания свинца в периплазме, представляют новую модель устойчивости к свинцу у Cupriavidus Metallidurans Ch44. У нескольких различных видов бактерий и при поиске в базах данных были обнаружены кластеры генов, содержащие соседние гены АТФазы P-типа и фосфатазы, что позволяет предположить, что детоксикация Pb 2+ посредством активного оттока и секвестрации может быть широко распространенным механизмом устойчивости [34].В Pseudomonas putida KT2440 две АТФазы Р-типа и два транспортера CBA показали, что механизмы устойчивости для Zn 2+ и Cd 2+ несколько отличаются от Pb 2+ , поскольку Zn 2+ и Cd 2+ нельзя легко изолировать как нерастворимые соединения [32, 34].

Группа переносчиков, семейство посредников диффузии катионов (CDF), может катализировать приток или отток тяжелых металлов как у прокариот, так и у эукариот. Все охарактеризованные на сегодняшний день белки CDF могут переносить только металлы (такие как Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Zn 2+ и Cd 2+ ), в отличие от белков других семейств. , такие как АТФазы P-типа или переносчики CBA.В C. Metallidurans , семейство CDF хемиосмотических систем оттока с системой оттока CzcD Cd 2+ и Zn 2+ было впервые описано [34]. Транспортеры CDF обеспечивают очень низкий уровень устойчивости, но они играют основную роль в буфере тяжелых металлов при низкой концентрации металла в цитоплазматической клетке [34].

Детоксикационный механизм для Pb 2+ также может быть достигнут путем секвестрации. У нескольких видов бактерий и за счет использования внутри- и внеклеточного связывания Pb 2+ они могут избежать токсичности, как в случае S.aureus , Citrobacter freundii [35, 31] и Vibrio harveyi [36] путем осаждения свинца в виде фосфатной соли. В основном через экзополисахариды (EPS) может происходить связывание тяжелых металлов. EPS может действовать как биосорбент свободных ионов металлов, но его нельзя рассматривать как механизм индуцируемого сопротивления в ответ на воздействие металлов [34].

Девять основных генов-кандидатов на биомаркеры могут быть тесно коррелированы с ответом или переносом тяжелых металлов. Эти гены, а именно NILR1 , PGPS1 , WRKY33 , BCS1 , AR781 , CYP81D8 , NR1 , EAP1 и MYB15 .Такая же тенденция экспрессии и реакция на различные стрессы (Cd, Pb и Cu) экспериментальными результатами были показаны [37].

Механизм сопротивления свинца в Frankia sp. сообщалось о штамме EAN1pec, который включает накопленный в клетках Pb 2+ с кинетикой насыщения (фиг. 3). Cu 2+ -АТФаза и посредник диффузии катионов (CDF) в дополнение к нескольким гипотетическим переносчикам были активированы под действием свинца, что может указывать на экспорт металла.Более того, потенциальный сайт связывания фактора транскрипции (DUF156), связанный с несколькими белками, был идентифицирован с тяжелыми металлами [38]. Результаты EDAX показали очень высокую долю фосфата в культурах Frankia , подвергшихся воздействию более высоких концентраций Pb 2+ , что может указывать на образование различных соединений Pbx (PO4) x, которые связываются с поверхностью клеток Frankia [38].

4. Биоремедиация кадмием

Кадмий (Cd 2+ ), тяжелый металл, в своей ионизированной форме токсичен для микробов и людей.Он обнаружен в биосфере и часто связан с цинковыми рудами в концентрациях, приближающихся к 0,01–1,8 частей на миллион. Он может проникать в бактериальную клетку с помощью основных двухвалентных катионов через транспортные системы. Токсичность кадмия проявляется в ингибировании дыхания за счет связывания с сульфгидрильными группами незаменимых белков, а также может вызывать однонитевой разрыв ДНК в E. coli [39].

Полная устойчивость к Cd 2+ требовала взаимодействия АТФазы Р-типа, которая экспортировала цитоплазматические ионы в периплазму, и транспортера CBA, который в дальнейшем экспортировал периплазматические ионы наружу.Кроме того, мембранные транспортные насосы экспортируют ионы металлов из клетки и связывающие факторы, участвующие в создании толерантности к ионам тяжелых металлов, посредством детоксикации металлов путем секвестрации (т.е. компонентов клеточной стенки (экзополисахаридов) и внутриклеточных связывающих белков (таких как металлотионеины и металлохапероны)) [34] . Как цитоплазматические белки, связывающие катионы металлов, металлотионеины могут снижать концентрации свободных ионов в цитоплазме. SmtA из Synechococcus PCC 7942 был первым металлотионеином, охарактеризованным в бактериях, и может связывать и детоксифицировать Zn 2+ и Cd 2+ .В противном случае SmtB является репрессором, который может диссоциировать от ДНК в присутствии металлов [40, 41, 42, 43].

В штамме 4134 Streptococcus thermophilus было подтверждено, что два гена ( cadCSt и cadASt ) определяют устойчивость к кадмию / цинку. АТФазы оттока кадмия P-типа являются предполагаемым продуктом открытой рамки считывания cadA (CadA St ), тогда как регуляторные белки ArsR-типа являются предсказанными белками, кодируемыми cadCSt (CadC St ) [39].Кодируемая плазмидой система cad в S. aureus является наиболее охарактеризованной системой оттока устойчивости к Cd (II). CadA действует как оттокный насос, который выводит Cd (II) изнутри клетки [44, 45, 46]. Продукт гена cadC связывает Cd (II), как это предполагалось внутри организма, поскольку cadC может связывать два иона Cd (II) через пару остатков цистеина. Предполагается, что cadA забирает Cd (II) из cadC в цитоплазматической мембране [47]. cadD , ген устойчивости к кадмию, был идентифицирован в двухкомпонентном опероне, который содержит ген устойчивости cadD и неактивный регуляторный ген cadX из плазмиды pRW001 Staphylococcus aureus [48].ZntA, металл-зависимая активность гидролиза АТФ, которая экспортирует Cd (II), Pb (II) и Zn (II) из Escherichia coli , является АТФазой, перемещающей катионы. Экспрессия ZntA опосредуется белком-регулятором транскрипции ZntR, принадлежащим к семейству MerR. На основании анализа молекулярного клонирования in vitro и исследований in silico, P cadR и CadR активны в присутствии Cd с наивысшим сродством связывания между белком CadR и P cadR [45, 49].

Геном штамма Frankia ACN14a и EuI1c был впервые исследован на кадмий-связывающие мотивы в базах данных COG и Pfam.Анализ BLASTP был выполнен на геноме Frankia ACN14a и EuI1c с использованием известных белков CadA в качестве запрашиваемой последовательности. Анализ опубликованных геномов Frankia против функционально идентифицированных аминокислотных последовательностей CadA и предполагаемой устойчивости к кобальту-цинку-кадмию выявил два возможных гена (FRAAL0989 и FRAAL3628).

Предполагается, что идентифицированный ген CadA (FRAAL0989) в Frankia ACN14a кодирует катион-транспортную АТФазу A P-типа, которая обладает кадмием и цинком вне клеток (рис. 4).Более того, предполагаемая устойчивость кобальт-цинк-кадмий (FRAAL3628) в том же штамме, как ожидается, будет работать как трансмембранный белок и учитывать белок системы оттока кобальт-цинк-кадмий.

5. Восстановление селенита

Селен в форме селеноцистеина или селенометионина содержится в нескольких стрессовых белках, включая глутатионпероксидазу, алкилгидропероксидазу и множественные дисульфидредуктазы. Депротонированные электроны кофакторов селена делают восстановление-окисление селенопротеинов реактивным, что объясняет, почему многие идентифицированные селенопротеины участвуют в устойчивости к тиолам и окислительному стрессу.Поскольку селенит генерирует эти стрессы в клетке, связанные со стрессом селенопротеины могут выполнять двойную функцию при детоксикации и удалении свободных ионов селенита из цитоплазмы. Около 20% секвенированных бактерий содержат селенопротеины [50].

Детоксикационный механизм восстановления селенита микроорганизмами в аэробных условиях еще полностью не выяснен. Ранее сообщалось, что восстановление селенита может катализироваться периплазматической нитратредуктазой, как в случае селенатредуктазы, периплазматической нитратредуктазы в Thauera selenatis [51], молибден-зависимым мембраносвязанным ферментом Enterobacter cloacae SLD1a -1 [52], Thiosphaera pantotropha [53], периплазматический цитохром B в Thauera selenatis [54] или гидрогеназа 1 из Clostridium pasteurianum [55].Недавние исследования показали, что NADPH- / NADH-зависимые ферменты селенатредуктазы вызывают снижение содержания оксианионов селена (селенита / селената). Селенит может быть восстановлен до инертного элементарного селена, который присутствует в устойчивых к селениту штаммах Frankia CN3, EuI1c, EUN1f и DC12 [20].

Однако все геномы Frankia содержали синтазные белки для малых тиолов, таких как микотиол (MSH), которые могут заменять глутатион для устойчивости к металлам. Селен также может быть восстановлен ферментативно либо с использованием тиоредоксина и его редуктазы (TrxA и TrxB), либо других оксианионредуктаз, тогда как восстановление селенита фумаратредуктазой (FccA) в периплазме было идентифицировано в Shewanella oneidensis MR-1 [56]. Frankia CN3 содержит второй тип нитратредуктазы (NasC), расположенный с нитритредуктазами (NirBD), что также может способствовать его большей устойчивости к селениту.

Многие бактерии, включая Enterobacter cloacae SLD1a-1, Bacillus megaterium , Comamonas testosteroni S44, Thauera selenatis , Rhodopseudomonas palustris , штамм N, и штамм Selenus cerevisiae, Bacillus cerevisite, образуют Selenus Selenus сокращение [57, 58, 59, 60, 61, 62, 63], тогда как в аэробных условиях B.cereus восстанавливает селенит до наносфер Se ° в диапазоне размеров 150–200 нм [64]. Предполагается, что Rhodospirillum rubrum эффективно переносит элементарный селен из клетки [65]. Эта гипотеза подтверждается результатами экспериментов по ультрацентрифугированию, показывающими, что плавучая плотность клеток увеличивается в присутствии селенита во время фазы восстановления. В случае Desulfovibrio desulfuricans предполагается, что селенсодержащие частицы образуются в цитоплазме.Однако красный элементарный селен, который накапливается в среде во время стационарной фазы роста, высвобождается в результате лизиса клеток. На поверхности клеток E. cloacae , выращенных в присутствии селенита, наблюдались более или менее сферические выступы [66]. Селенсодержащие частицы наблюдались в культуральной среде, но внутриклеточный Se ° не был обнаружен в этом исследовании. Было высказано предположение, что восстановление селенита происходит через ассоциированную с мембраной редуктазу, после чего происходит быстрое вытеснение частиц Se.Наши данные показывают внеклеточные и внутриклеточные частицы наносфер, которые могут переноситься через мембрану. Моя гипотеза состоит в том, что мелкие частицы транспортируются из клетки и затем образуют большие частицы, наблюдаемые в культуральной среде, путем внеклеточной агрегации. Этот постулируемый механизм переноса потребует чрезвычайно большого количества энергии.

Таким образом, устойчивость к селениту может быть результатом окисления селенита до менее токсичного селената с использованием SorA. Frankia Устойчивость к селениту, вероятно, связана с альтернативными переносчиками сульфата (CysPUWA), которые предотвращают серное голодание.Уменьшение селенита, наблюдаемое у устойчивых штаммов, может происходить посредством нескольких механизмов, включая NasC / NirBD или микотиол, TrxAB и YedY.

Frankia штамм EuI1c показал образец устойчивости к селениту. Рост неуклонно снижался по мере повышения уровней селенита, достигая плато при 3 мМ, которое оставалось постоянным до 8 мМ. Штамм EuI1c показал значение MTC <0,1 мМ, тогда как MIC составляло 3 мМ. Штамм CN3 показал иную общую картину и умеренный уровень устойчивости к селениту.Этот штамм был более чувствителен к уровням 0,1 мМ, чем к более высоким уровням (1–5 мМ). Оба этих штамма образовывали красноватую суспензию клеток в 24-луночных планшетах. Эти результаты указывают на восстановление токсичного, растворимого и бесцветного селенита натрия (Na 2 SeO3 2-) до нетоксичной, нерастворимой и окрашенной в красный цвет элементарной формы селена (Se °). Развитие красной окраски у этих культур начало проявляться после 48 ч инкубации [67]. Визуальное наблюдение за культурами показывает, что Frankia восстанавливает бесцветный селенит до элементарного селена красного цвета, который нетоксичен и нерастворим [60].Клетки, подвергнутые воздействию 0,1 мМ селенита, полностью восстановили весь селенит на 5 день. При 0,5 мМ селенита продукция Se ° начиналась на 3 день и заканчивалась на 8 день. Однако при культивировании 1 мМ продукция Se ° начиналась на 3 день и достигло насыщения на 7 день.

Рисунок 3.

Свинец выпадает на гифы Frankia.

Рисунок 4.

Предлагаемый ген CadA у Frankia alni ACN14a.

При исследовании под растровым электронным микроскопом устойчивый к селениту Frankia EuI1c сформировал сферические наносферы (рис. 5).Эти наносферы были связаны с гифами вне клетки в виде свободных отложений, а также выглядели как агрегаты, прикрепленные к массе гиф. Кроме того, эти сферические частицы, по-видимому, также расположены внутри гиф. Указанные наносферы могут состоять из восстановленного сформированного Se °. Поскольку сокращение может происходить в цитоплазме, наночастицы будут экспортироваться наружу. Эти наносферы наблюдались разных размеров в нанометровом диапазоне [67, 68].

Рис. 5.

Наносферы Se, сформированные внутри и снаружи гиф Frankia.Панели (A, B и C) отображают состояние оксианионов селенита. Полосы размера представляют: 1 мкм.

Анализ элементного состава этих наносфер был исследован с использованием SEM-EDAX. Как и предполагалось, эти наносферы поднялись вверх. Три пика поглощения в анализе EDAX при 1,37 кэВ (пик SeLα), 11,22 кэВ (пик SeKα) и 12,49 кэВ (пик SeKß) могут быть получены из-за поглощения селена. Первый пик относится к 1,37 кэВ (пик SeLα) (кэВ = килоэлектронвольт), тогда как второй пик соответствует 11.22 кэВ (пик SeKα) [61, 64].

6. Заключение

Тяжелые металлы вредны для здоровья человека из-за нарушения функций жизненно важных компонентов клетки. Свинец (Pb), кадмий (Cd), медь (Cu) и селенит (SeO3 2-) - металлы и металлоиды, широко распространенные в окружающей среде. Система АТФазы P-типа, которая экспортировала цитоплазматические ионы в периплазму, и транспортер CBA, который далее экспортировал периплазматические ионы наружу, являются общими механизмами устойчивости к Co, Pb и Cd.Кроме того, при детоксикации металлов путем секвестрации связывающие факторы будут участвовать в создании толерантности к ионам тяжелых металлов.

Благодарности

Мы благодарим Тила Фернхольма и Роберта Муни за их помощь с фотографией и Нэнси Чемин за ее помощь с электронной микроскопией.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Некоторые химические элементы называются металлами . Они являются большинством элементов периодической таблицы. Эти элементы обычно обладают следующими свойствами:

  1. Они могут проводить электричество и тепло.
  2. Их легко сформировать.
  3. У них блестящий вид.
  4. Они имеют высокую температуру плавления.

Большинство металлов остаются твердыми при комнатной температуре, но это не обязательно.Ртуть жидкая. Сплавы - это смеси, в которых хотя бы одна часть смеси представляет собой металл. Примеры металлов: алюминий, медь, железо, олово, золото, свинец, серебро, титан, уран и цинк. Хорошо известные сплавы включают бронзу и сталь.

Изучение металлов называется металлургией.

Признаки сходства металлов (свойства металлов) [изменить | изменить источник]

Большинство металлов твердые, блестящие, они кажутся тяжелыми и плавятся только при очень высоких температурах.Куски металла издают звон колокольчика при ударе чего-то тяжелого (они звонкие). Тепло и электричество могут легко проходить через металл (он проводящий). Кусок металла можно разбить на тонкий лист (он ковкий) или растянуть на тонкую проволоку (он пластичный). Металл трудно разорвать (у него высокая прочность на разрыв) или разбить (у него высокая прочность на сжатие). Если надавить на длинный тонкий кусок металла, он согнется, а не сломается (он эластичный). За исключением цезия, меди и золота, металлы имеют нейтральный серебристый цвет.

Не все металлы обладают этими свойствами. Ртуть, например, жидкая при комнатной температуре, свинец очень мягкий, а тепло и электричество не проходят через железо так, как через медь.

Мост в России металлический, вероятно, железный или стальной.

Металлы очень полезны людям. Их используют для изготовления инструментов, потому что они могут быть прочными и легко поддающимися обработке. Из железа и стали строили мосты, здания или корабли.

Некоторые металлы используются для изготовления таких предметов, как монеты, потому что они твердые и не изнашиваются быстро.Например, медь (блестящая и красного цвета), алюминий (блестящая и белая), золото (желтая и блестящая), а также серебро и никель (также белые и блестящие).

Некоторые металлы, например сталь, можно делать острыми и оставаться острыми, поэтому их можно использовать для изготовления ножей, топоров или бритв.

Редкие металлы с высокой стоимостью, такие как золото, серебро и платина, часто используются для изготовления ювелирных изделий. Металлы также используются для изготовления крепежа и шурупов. Кастрюли, используемые для приготовления пищи, могут быть сделаны из меди, алюминия, стали или железа.Свинец очень тяжелый и плотный, и его можно использовать в качестве балласта на лодках, чтобы не допустить их опрокидывания или защитить людей от ионизирующего излучения.

Многие изделия, сделанные из металлов, на самом деле могут быть изготовлены из смесей по крайней мере одного металла с другими металлами или с неметаллами. Эти смеси называются сплавами. Некоторые распространенные сплавы:

Люди впервые начали делать вещи из металла более 9000 лет назад, когда они обнаружили, как получать медь из [] руды. Затем они научились делать более твердый сплав - бронзу, добавляя к ней олово.Около 3000 лет назад они открыли железо. Добавляя небольшое количество углерода в железо, они обнаружили, что из них можно получить особенно полезный сплав - сталь.

В химии металл - это слово, обозначающее группу химических элементов, обладающих определенными свойствами. Атомы металла легко теряют электрон и становятся положительными ионами или катионами. Таким образом, металлы не похожи на два других вида элементов - неметаллы и металлоиды. Большинство элементов периодической таблицы - металлы.

В периодической таблице мы можем провести зигзагообразную линию от элемента бора (символ B) до элемента полония (символ Po). Элементы, через которые проходит эта линия, - это металлоиды. Элементы, расположенные выше и справа от этой линии, являются неметаллами. Остальные элементы - это металлы.

Большинство свойств металлов обусловлено тем, что атомы в металле не очень крепко держатся за свои электроны. Каждый атом отделен от других тонким слоем валентных электронов.

Однако некоторые металлы отличаются. Примером может служить металлический натрий. Он мягкий, плавится при низкой температуре и настолько легкий, что плавает на воде. Однако людям не следует пробовать это, потому что еще одно свойство натрия состоит в том, что он взрывается при соприкосновении с водой.

Большинство металлов химически стабильны и не вступают в реакцию легко, но некоторые реагируют. Реактивными являются щелочные металлы, такие как натрий (символ Na) и щелочноземельные металлы, такие как кальций (символ Ca). Когда металлы действительно вступают в реакцию, они часто реагируют с кислородом.Оксиды металлов являются основными. Оксиды неметаллов кислые.

Соединения, в которых атомы металлов соединены с другими атомами, образуя молекулы, вероятно, являются наиболее распространенными веществами на Земле. Например, поваренная соль - это соединение натрия.

Кусок чистой меди, найденной как самородная медь

Считается, что использование металлов отличает людей от животных. До того, как стали использовать металлы, люди делали инструменты из камня, дерева и костей животных. Сейчас это называется каменным веком.

Никто не знает, когда был найден и использован первый металл. Вероятно, это была так называемая самородная медь, которую иногда находят большими кусками на земле. Люди научились делать из него медные инструменты и другие вещи, хотя для металла он довольно мягкий. Они научились плавке, чтобы получать медь из обычных руд. Когда медь плавили на огне, люди научились делать сплав под названием бронза, который намного тверже и прочнее меди. Из бронзы делали ножи и оружие.Это время в истории человечества примерно после 3300 г. до н.э. часто называют бронзовым веком, то есть временем бронзовых инструментов и оружия.

Примерно в 1200 году до нашей эры некоторые люди научились делать железные орудия труда и оружие. Они были даже тверже и прочнее бронзы, и это было преимуществом на войне. Время железных инструментов и оружия теперь называется железным веком. . Металлы были очень важны в истории человечества и цивилизации. Железо и сталь сыграли важную роль в создании машин. Золото и серебро использовались в качестве денег, чтобы люди могли торговать, то есть обмениваться товарами и услугами на большие расстояния.

В астрономии металл - это любой элемент, кроме водорода или гелия. Это потому, что эти два элемента (а иногда и литий) - единственные, которые образуются вне звезд. В небе спектрометр может видеть признаки металлов и показывать астроному металлы в звезде.

В организме человека некоторые металлы являются важными питательными веществами, такими как железо, кобальт и цинк. Некоторые металлы могут быть безвредными, например рутений, серебро и индий. Некоторые металлы могут быть токсичными в больших количествах. Другие металлы, такие как кадмий, ртуть и свинец, очень ядовиты.Источники отравления металлами включают горнодобывающую промышленность, хвостохранилища, промышленные отходы, сельскохозяйственные стоки, профессиональные воздействия, краски и обработанную древесину.

.

Смотрите также