Реферат биологическая роль меди

Обновлено: 05.07.2024

Цель работы: выяснить осведомленность студентов – медиков о роли меди в организме человека.

Медь - химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 29, атомная масса 63,546, валентность 1 и 2. При окислении покрывается пленкой с красным оттенком. Не подвергается химическому воздействию воды и воздуха.

Действие микроэлемента крайне важно в организме человека:

2.Участвует в выработке энергии за счет переработки жиров, углеводов и белков.

3.Контролирует кровяное давление за счет синтеза простагландина. Аппликации меди (медные браслеты) снижают температуру, снимают боль, успокаивают нервную систему, оказывают антисептическое действие.

4.В комплексе с аскорбиновой кислотой предотвращает болезнетворное действие некоторых видов бактерий.

5. Обеспечивает правильную работу желез, участвующих в процессе пищеварения.

6. Играет важную роль в выработке женских половых гормонов.

Нехватка меди способна вызвать серьезные нарушения в работе организма. Ученые связывают дефицит ее с развитием таких заболеваний как: рак, болезни сердца, ожирение, сахарный диабет и инфаркт миокарда.

С другой стороны избыток меди может сопровождаться: ухудшением памяти, бессонницей, нервозным состоянием, раздражением слизистых и конъюнктивитом, головной и мышечной болью.

В организм человека медь может поступать со следующими продуктами: печень (больше в говяжьей), арахис, грецкий орех, фисташки, фундук, креветки, бобовые, гречка, рис, пшеница, овсянка, макаронные изделия.

Чтобы выяснить, насколько студенты-медики осведомлены о роли меди, был проведён анонимный опрос 70 человек, обучающихся в СГМУ им. В.И. Разумовского. Результаты опроса показали:

64% - знают о биологической роли меди в организме человека;

11% - не знают о роли этого элемента

25% - не задумывались над этим вопросом.

Из этого следует, что о роли меди студенты в большей степени осведомлены, и это окажет благотворное влияние на их компетентность в будущем как специалистов.

Биологическая роль меди связана с её включением в структуру ряда ферментов и белков: к настоящему времени их известно более 20. Медь входит в состав цитохромоксидазы – терминального звена митохондриальной цепи переноса электронов, играющего важную роль в регуляции процессов биологического окисления и окислительного фосфорилирования; моноаминоксидазы, катализирующей окислительное дезаминирование катехоламинов, серотонина и др.; лизилоксидазы, участвующей в образовании поперечных сшивок в молекулах коллагена и эластина. Микроэлемент является компонентом тирозиназы, катализирующей превращение аминокислоты тирозина в допамин, а затем в меланины (вещества, ответственные за пигментацию кожи). Медь обнаружена также в супероксиддисмутазе, защищающей клетки от токсического действия супероксидных радикалов. Ряд важных ферментативных функций присущ упомянутому медьсодержащему белку церулоплазмину. Он катализирует окисление катехоламинов, серотонина и других ароматических аминов, участвует в окислении двухвалентного железа в трехвалентное. Именно в этом состоянии железо способно связываться с трансферрином и транспортироваться затем кровью к органам и тканям. Таким образом, физиологическая роль меди обусловлена её участием в регуляции процессов биологического окисления и генерации АТФ, синтезе важнейших соединительнотканных белков коллагена и эластина, метаболизме железа, защите клеток от токсического действия активных форм кислорода и др.

Традиционные пищевые источники меди

Содержание меди наиболее высоко в печени, мясе, морепродуктах, орехах, зерновых, какао, отрубях

Очень низко содержание меди в молоке и молочных продуктах. Длительное потребление молочного рациона может привезти к недостаточности меди в организме.

Суточная потребность в меди *

Среднее потребление 0,9-2.3 мг/сут. Установленные уровни потребности 0,9-3,0 мг/сут. Верхний допустимый уровень потребления 5 мг/сут.

Физиологическая потребность для взрослых – 1,0 мг/сут.

Физиологическая потребность для детей – от 0,5 до 1,0 мг/сут.

Роль меди в возникновении и течении различных заболеваний

В связи с широким распространением меди в пищевой продукции алиментарный дефицит её у взрослых людей практически не встречается, за исключением случаев недостаточности у пациентов, находившихся на парентеральном питании и получавших смеси с низким содержанием меди. В то же время синдром нарушенного всасывания, нефротический синдром, белково-энергетическая недостаточность сопровождается некоторыми клиническими симптомами (анемия, нейтропения, неврологические нарушения и др.) и снижением уровня меди в крови, свидетельствующими о недостаточности у таких пациентов этого элемента.

Клинические проявления недостаточного потребления меди проявляются нарушениями формирования сердечно-сосудистой системы и костей скелета, развитием дисплазии соединительной ткани.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Государственное бюджетное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №225 Адмиралтейского района Санкт-Петербурга

Школа БИОТОП Лаборатории непрерывного математического образования

Медь: ее свойства, значение и применение

Краткая характеристика меди стр. 4

Производство меди стр. 4

Применение меди стр. 4

Биологмческое значение меди стр. 5

Заключение стр. 6

Библиография стр. 7

Медь – один из главных и широко распространенных химических элементов. Это металл, который обладает ценными свойствами и благодаря этому активно используется в разных областях. Именно этот элемент одним из первых обнаружили и начали применять для своих целей первобытные люди, так как он встречается в виде самородков, которые можно добыть с помощью примитивных орудий, либо относительно легко выплавить из руды.

Медь также является важной составляющей многих сплавов – бронза, латунь (медь с цинком), мельхиор (медь с никелем). Первой бронзой был сплав меди с мышьяком, но при переплавке ядовитый мышьяк испарялся, что сказывалось на здоровье кузнецов. Даже бог-кузнец Гефест в мифах изображался хромым. В дальнейшем мышьяк заменили на олово.

В древности медь и ее сплавы использовались при производстве оружия, а также некоторых предметов быта. По мере развития человечества из нее стали отливать более сложные предметы – артиллерийские орудия, колокола, статуи. В наше время спектр применения этого металла еще более широк.

Медь также содержится и в живых организмах и является необходимым веществом для протекания многих жизненно-важных процессов и реакций.

В этом реферате я хотела бы рассмотреть подробно вопросы производства и применения меди в современном мире и ее биологического значения.

Краткая характеристика меди

Медь – это элемент 11-й группы периодической системы Менделеева с атомным номером 29. Обозначают символом Cu (Cuprum). Это пластичный металл золотисто-розового цвета, который на воздухе покрывается оксидной пленкой (патиной). Пленка на просвет имеет зеленовато-голубой цвет. Патина бывает естественной, образующейся под воздействием окружающей среды, и искусственной, создаваемой с помощью кислот или других окислителей, с целью придания предметам старинного вида.

Медь образует кубическую решетку. Модель представляет из себя куб из восьми атомов в углах и шести атомов, расположенных в центре шести граней. Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (второе место по электропроводности среди металлов после серебра). Температура плавления меди – 1084 градуса по Цельсию, а кипит она при температуре 2600 градусов по Цельсию.

Производство меди

В наши дни медь получают из медных руд и минералов путем электролиза, а также при помощи пирометаллургии и гидрометаллургии. Электролиз проходит в ваннах, где анод – это медь огневого рафинирования, а катод – тонкие листы чистой меди. Электролит – раствор серной кислоты с медным купоросом. В ходе электролиза происходит повышение концентрации серной кислоты, под воздействием постоянного тока анод растворяется, медь переходит в раствор и осаждается на катодах.

Пирометаллургичесикй способ представляет собой несколько этапов – обогащение, обжиг, плавку и рафинирование. Гидрометталургический способ – это выщелачивание меди слабым раствором серной кислоты и ее выделение из раствора.

Применение меди

Медь является хорошим проводником, поэтому она используется для изготовления проводов и кабелей. Здесь нужна чистая медь, так как примеси резко снижают электрическую проводимость. Благодаря высокой теплопроводности медь используется в разных теплообменниках и теплоотводных устройствах: радиаторах, компьютерных кулерах и пр. Благодаря прочности и пригодности к механической обработке медь и ее сплавы также применяются в производстве труб.

Наряду с чистой медью, широко используются и ее сплавы. Инструменты и детали из этих материалов не создают искр, поэтому применяются на огнеопасных и взрывоопасных производствах.

Медь широко используется в архитектуре (медные крыши, кровли и фасады служат до 100-150 лет) и при производстве памятников; для производства медных духовых инструментов (трубы, валторны, саксофоны, тромбоны и корнеты); для производства бытовой посуды (медные тазы и сковороды), а также столовых приборов – мельхиор, сплав меди и никеля, иногда называют немецким серебром.

Биологическое значение меди

Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных. В организме взрослого человека содержание меди составляет примерно 100-200 мг, при этом около 50% находится в мышцах, а еще 10% - в печени. 1

Медь входит в состав многих ферментов, участвует в метаболизме железа, повышает усвоение белков и углеводов, участвует в образовании гемоглобина и созревании эритроцитов, то есть необходима для снабжения организма кислородом. Медь также поддерживает эластичность стенок кровеносных сосудов и кожи, обладает противовспалительным действием.

Белок гемоцианин, переносящий кислород у членистоногих и моллюсков, также содержит медь. Кровь у моллюсков голубая и благодаря меди, и из-за строения самого белка.

Недавно ученые установили, что в тех водоемах, где имеется медь, карпы вырастают особенно крупными. Там, где ее нет, развивается вредоносный для этих рыб грибок. 2

1 Спектор А.А. Увлекательная наука химия, - Москва, АСТ, 2017 - стр. 73

2 Спектор А.А. Увлекательная наука химия, - Москва, АСТ, 2017 - стр. 73

Несмотря на то, что медь была одним из самых первых открытых человеком металлов, масштабы и способы ее потребления только возрастают. Благодаря развитию науки и прогрессу, ученые открывают все новые свойства металла и, соответственно, новые области его применения.

Мне кажется, что применение этого металла в производственных сферах человечеством изучено подробно, тогда как ее роль в физиологических и биологических процессах, происходящих в организмах, еще только предстоит исследовать в полной мере.

Файлы: 1 файл

медь.doc

Нижегородская государственная медицинская академия.

Медико-биологические свойства меди.

Выполнила студентка 1 курса

142 группы – Спиридонова Эльвира.

Нижний Новгород, 2011

Медь относится к числу металлов, известных с глубокой древности. Раннему знакомству человека с медью способствовало то, что она встречается в природе в свободном состоянии в виде самородков, которые иногда достигают значительных размеров. Медь и ее сплавы сыграли большую роль в развитии материальной культуры. Благодаря легкой восстановимости оксидов и карбонатов, Медь была, по-видимому, первым металлом, который человек научился восстановлять из кислородных соединений, содержащихся в рудах. Латинское название меди происходит от названия острова Кипр (лат. Cuprum), где древние греки добывали медную руду. В древности для обработки скальной породы ее нагревали на костре и быстро охлаждали, причем порода растрескивалась. Уже в этих условиях были возможны процессы восстановления. В дальнейшем восстановление вели в кострах с большим количеством угля и с вдуванием воздуха посредством труб и мехов. Костры окружали стенками, которые постепенно повышались, что привело к созданию шахтной печи. Позднее методы восстановления уступили место окислительной плавке сульфидных медных руд с получением промежуточных продуктов - штейна (сплава сульфидов), в котором концентрируется медь, и шлака (сплава окислов).

Распространение меди в природе.

Среднее содержание меди в земной коре 4,7•10-3 % (по массе), в нижней части земной коры, сложенной основными породами, ее больше (1•10-2%), чем в верхней (2•10-3%), где преобладают граниты и другие кислые изверженные породы. Медь энергично мигрирует как в горячих водах глубин, так и в холодных растворах биосферы; сероводород осаждает из природных вод различные сульфиды Меди, имеющие большое промышленное значение. Среди многочисленных минералов Меди преобладают сульфиды, фосфаты, сульфаты, хлориды, известны также самородная Медь, карбонаты и оксиды.

Медь - важный элемент жизни, она участвует во многих физиологических процессах. Среднее содержание меди в живом веществе 2•10-4%, известны организмы - концентраторы меди. В таежных и других ландшафтах влажного климата медь сравнительно легко выщелачивается из кислых почв, здесь местами наблюдается дефицит меди и связанные с ним болезни растений и животных (особенно на песках и торфяниках). В степях и пустынях (с характерными для них слабощелочными растворами) медь малоподвижна; на участках месторождений Медь наблюдается ее избыток в почвах и растениях, отчего болеют домашние животные.

В речной воде очень мало меди, 1•10-7%. Приносимая в океан со стоком медь сравнительно быстро переходит в морские илы. Поэтому глины и сланцы несколько обогащены медью (5,7•10-3%), а морская вода резко недосыщена медью (3•10-7%).

В морях прошлых геологических эпох местами происходило значительное накопление меди в илах, приведшее к образованию месторождений (например, Мансфельд в Германии). Медь энергично мигрирует и в подземных водах биосферы, с этими процессами связано накопление медных руд в песчаниках.

Физические свойства меди.

Цвет меди красный, в изломе розовый, при просвечивании в тонких слоях зеленовато-голубой. Металл имеет гранецентрированную кубическую решетку с параметром а = 3,6074 Å; плотность 8,96 г/см3 (20 °С). Атомный радиус 1,28 Å; ионные радиусы Cu+ 0,98 Å; Сu2+ 0,80 Å; tпл1083 °С; tкип 2600 °С; удельная теплоемкость (при 20 °С) 385,48 дж/(кг•К), т.е. 0,092 кал/(г•°С). Наиболее важные и широко используемые свойства меди: высокая теплопроводность - при 20 °С 394,279 вт/(м•К.), то есть 0,941 кал/(см•сек•°С); малое электрическое сопротивление - при 20 °С 1,68•10-8 ом•м. Термический коэффициент линейного расширения 17,0•10-6. Давление паров над медью ничтожно, давление 133,322 н/м2 (т.е. 1 мм рт.ст.) достигается лишь при 1628 °С. Медь диамагнитна; атомная магнитная восприимчивость 5,27•10-6. Твердость меди 350 Мн/м2 (т. е. 35 кгс/мм2); предел прочности при растяжении 220 Мн/м2 (т. е. 22 кгс/мм2); относительное удлинение 60%, модуль упругости 132•103 Мн/м2(т.е. 13,2•103 кгс/мм2).

Химические свойства меди.

По химическим свойствам медь занимает промежуточное положение между элементами первой триады VIII группы и щелочными элементами I группы системы Менделеева. Медь, как и Fe, Co, Ni, склонна к комплексообразованию, дает окрашенные соединения, нерастворимые сульфиды и т. д. Сходство с щелочными металлами незначительно. Так, медь образует ряд одновалентных соединений, однако для нее более характерно 2-валентное состояние. Соли одновалентной меди в воде практически нерастворимы и легко окисляются до соединений 2-валентной меди; соли 2-валентной меди, напротив, хорошо растворимы в воде и в разбавленных растворах полностью диссоциированы.

Гидратированные ионы Cu2+ окрашены в голубой цвет. Известны также соединения, в которых медь 3-валентна. Так, действием пероксида натрия на раствор куприта натрия Na2CuO2 получен оксид Сu2О3 - красный порошок, начинающий отдавать кислород уже при 100 °С. Сu2О3 - сильный окислитель (например, выделяет хлор из соляной кислоты).

Химическая активность меди невелика. Компактный металл при температурах ниже 185 °С с сухим воздухом и кислородом не взаимодействует. В присутствии влаги и СО2 на поверхности меди образуется зеленая пленка основного карбоната. При нагревании меди на воздухе идет поверхностное окисление; ниже 375 °С образуется СuО, а в интервале 375-1100 °С при неполном окислении медь - двухслойная окалина, в поверхностном слое которой находится СuО, а во внутреннем - Сu2О. Влажный хлор взаимодействует с медью уже при обычной температуре, образуя хлорид СuCl2, хорошо растворимый в воде. Медь легко соединяется и с других галогенами. Особое сродство проявляет медь к сере и селену; так, она горит в парах серы. С водородом, азотом и углеродом медь не реагирует даже при высоких температурах. Растворимость водорода в твердой медь незначительна и при 400 °С составляет 0,06 мг в 100 г меди. Водород и других горючие газы (СО, СН4), действуя при высокой температуре на слитки меди, содержащие Сu2О, восстановляют ее до металла с образованием СО2 и водяного пара. Эти продукты, будучи нерастворимыми в меди, выделяются из нее, вызывая появление трещин, что резко ухудшает механические свойства меди.

В азотной кислоте медь растворяется с образованием Cu(NO3)2 и оксидов азота, в горячей концентрированной H2SO4 -с образованием CuSO4 и SO2, в нагретой разбавленной H2SO4 - при продувании через раствор воздуха. Все соли меди ядовиты.

Медь образует многочисленные устойчивые комплексные соединения - (NH4)2CuBr3; K3Cu(CN)4- комплексы типа двойных солей; [Cu2]Cl, CsCuCl3, K2CuCl4 и др. Важное промышленное значение имеют аммиачные комплексные соединения меди: [Сu (NH3)4] SO4, [Сu (NH3)2] SO4.

Применение меди в медицине.

В медицине медь в виде сульфата меди также применяется в качестве антисептического и вяжущего средства в виде глазных капель при конъюнктивитах и глазных карандашей для лечения трахомы. Раствор сульфата медь используют также при ожогах кожи фосфором. Иногда сульфат меди применяют как рвотное средство. Нитрат меди употребляют в виде глазной мази при трахоме и конъюнктивитах.

Биологические свойства меди

Основная биохимическая функция меди в организме – это участие в ферментативных реакциях в качестве активатора или в составе медьсодержащих ферментов. Количество меди в растениях колеблется от 0,0001 до 0,05% (на сухое вещество) и зависит от вида растения и содержания меди в почве. В растениях медь входит в состав ферментов-оксидаз и белка пластоцианина. В оптимальных концентрациях медь повышает холодостойкость растений, способствует их росту и развитию. Среди животных наиболее богаты медью некоторые беспозвоночные (у моллюсков и ракообразных в гемоцианине содержится 0,15-0,26% меди). Поступая с пищей, медь всасывается в кишечнике, связывается с белком сыворотки крови - альбумином, затем поглощается печенью, откуда в составе белка церулоплазмина возвращается в кровь и доставляется к органам и тканям.

Практически все заболевания связаны с нарушением обмена веществ. В одних случаях эти нарушения являются следствием болезни, а в других – причиной ее появления.

Недостаток меди в организме может спровоцировать следующие болезни:

Общее содержание меди в организме человека составляет 100-150 мг. В печени взрослых людей содержится в среднем 35 мг меди на 1 кг сухого веса. Поэтому печень можно рассматривать как "депо" меди в организме. В эритроцитах медь находится в соединении с белком стромы, а не в гемоглобине. Содержание меди в крови ритмически меняется в течение суток: максимум меди отмечается в полдень, минимум - в полночь. Увеличение содержания меди в сыворотке крови наблюдается при инфекционных болезнях, при некоторых формах цирроза печени. Медь необходима для процессов гемоглобинообразования и не может быть заменена никаким другим элементом. Медь способствует переносу железа в костный мозг и превращению его в органически связанную форму. Медь входит в состав окислительных ферментов, участвуя в тканевом дыхании. Медь также участвует в процессах роста и размножения, в процессах пигментации, так как входит в состав меланина. Потребность в меди у взрослого человека составляет 2 мг в день (около 0,035 мг/1 кг веса). Всасывание меди происходит в верхних отделах кишечника, отсюда соединения меди поступаю в печень. Основным путем выведения меди является кишечник. С калом выводится в среднем 85% меди. С мочой здоровый человек за сутки выделяет 0,009-0,008 мг меди. При недостатке меди в организме наблюдаются задержка роста, анемия, дерматозы, депигментация волос, частичное облысение, потеря аппетита, сильное исхудание, понижение уровня гемоглобина, атрофия сердечной мышцы. Ионы меди по сравнению с ионами других металлов активнее реагируют с аминокислотами и белками, поэтому медь образует с биологически активными веществами наиболее устойчивые комплексы (так называемые клешневидные или хелатные).Главная функция меди у высших организмов — каталитическая. В настоящее время известен целый ряд медьсодержащих ферментов (церулоплазмин, тирозиназа, цитохромоксидаза).

Из соединений меди в медицине находит применение сульфат меди CuSO₄·5H₂O как антисептическое и вяжущее средство для наружного применения (раствор для смазывания ожоговой поверхности кожи, глазные капли и т. д.). Дозы 1-2 г медного купороса вызывают тяжелые симптомы отравления со смертельным исходом. 10 мг/сутки меди - является предельно допустимой дозой для человека.

Читайте также: