Kelerede former for uorganiske mineraler minder meget om biologisk aktive stoffer. Denne ejendom bruges i landbruget til produktion af gødning og værdifulde kosttilskud til kæledyr. I medicin bruges sådanne forbindelser som modgift og kosttilskud.
Hvad betyder "chelateret form"?
Chelater er et kompleks, der opstår som et resultat af vekselvirkningen mellem positivt ladede metalioner (det centrale atom i det kompleksdannende middel) med ligander, der danner kemiske forbindelser med forskellige typer biomolekyler. Enkelt sagt er chelater en kombination af et mineral og en kompleks organisk forbindelse. Ligander omfatter aminosyrer, peptider, proteiner, puriner, porphyriner, makrolider såvel som deres syntetiske analoger (kroneethere, kryptonder).
Chelaterende ligander skal have mere end 2 funktionelle grupper, der er i stand til at skabe kovalente bindinger og en ringstruktur med metallet. Ordet "chelat" kommer fra det latinske chela ("klo"). Udadtil ligner formen af disse kemiske forbindelser kløerne på en krabbe, der holder et mineral.
I naturen, den lysesterepræsentanter for denne type porphyrin-baserede forbindelser er humant hæmoglobin, hvor Fe (jernchelat) og klorofyl (magnesiumchelat) fungerer som centrum for det kompleksdannende middel. Moderne biokemiske teknologier gør det muligt at opnå forskellige former for sådanne stoffer.
Eksempler
Der er 3 grupper af chelatformer (afhængig af forholdet mellem ladningen af liganden og metalionen).
- Kationisk. De mest almindelige repræsentanter er forbindelser af polyaminer med metalioner. Liganderingsmidlet er i dette tilfælde neutr alt, så den samlede ladning af forbindelsen bestemmes af den centrale ion.
- Anionisk. Typiske anioniske chelater er komplekser baseret på ethylendiaminotetraeddikesyre (EDTA).
- Neutral (intra-komplekse forbindelser). Den centrale positive ladning neutraliseres ved at tilføje et lige så stort antal negativt ladede ligander, hvorved der dannes et "indre s alt".
Mange metaller danner stabile chelater, der er i stand til at kombineres til makromolekylære stoffer. Denne effekt anvendes på syntesen af multikomponent højdispergerede oxidmaterialer, der anvendes til fremstilling af dielektrikum, højtemperatursuperledere og belægninger.
Biologiske egenskaber
Kelerede mineraler er stoffer, der har en række værdifulde egenskaber, såsom:
- Høj modstandsdygtighed over for forskellige surhedsgrader i miljøet og under påvirkning af mikroorganismer.
- God adsorption og opløselighed i vand.
- Biologisk aktivitet af metaller, usædvanlig for dem i den frie stat.
- Mindre toksicitet sammenlignet med andre former for forbindelser.
- Høj biotilgængelighed, dvs. god fordøjelighed for både planter og dyr.
- Ingen uopløseligt sediment.
Mineraler optages for det meste i tyndtarmen, og den mere stabile chelatform beskytter dem mod at blive ødelagt af s altsyre i maven. Denne egenskab bruges i medicin og dyrehold til at kompensere for mangler ved mikronæringsstoffer.
Produktion
Kelerede former af forbindelser opnås ved chelering (eller chelering). Dette udtryk er ikke almindeligt anerkendt i kemisk videnskab. Den enkleste metode er at blande opløsninger af metals alte med chelateringsmidler. Som sidstnævnte, organiske stoffer som:
- nitrilotrieddikesyre, ethylendiamintetraeddikesyre og ethylenglycoltetraeddikesyre;
- tris (carboxymethyl)ethylendiamin;
- hydroxyethylidendiphosphonsyre;
- lysine;
- methionin og andre.
Aminosyrer og små peptider fremstilles under påvirkning af enzymer i laboratoriet. Ved implementering af cheleringsprocessen tages der hensyn til følgende parametre:
- surhed i miljøet (tilsæt om nødvendigt alkali);
- temperatur;
- stofforhold;
- aminosyreopløselighed.
Det udfældede chelatkompleks vaskes i destilleret vand og tørres derefter.
Agronomiske applikationer
Kelholdige gødninger har følgende fordele:
- Nær affinitet med biologiske strukturer, på grund af hvilke stoffer let trænger ind i plantecellemembraner.
- Forbedret opløselighed.
- Mindre forbrug af chelateret gødning sammenlignet med konventionelle s alte.
- Mulighed for både rod- og bladfodring.
- Øg frøspiring.
- Lav fytotoksicitet.
- Stabilitet ved forskellige niveauer af jordens surhedsgrad.
- God kompatibilitet med andre kemikalier, pesticider.
Keleret jern er af største betydning, da dette grundstof findes i plantevæv i større mængder end andre metaller. Dens mangel fører til udvikling af mange sygdomme, herunder klorose. Andre chelater bruges også - kobber, zink, bor, som stimulerer plantevækst og dannelsen af æggestokke. I de tidlige stadier af vækstsæsonen er det tilrådeligt at fodre med chelateret calcium, som fremmer udviklingen af rodsystemet.
Anvendelse af dyr
Kelerede former for mikroelementer bruges til at styrke ernæringen af alle typer husdyr og fugle. Disse stoffer i små koncentrationer kan erstatte op til 40 % af uorganiske mineraler og har følgende effekt:
- boost immunforsvaretstyrke under sygdom, graviditet hos kvinder eller under ugunstige forhold;
- forbedring af reproduktiv funktion;
- fald i antallet af somatiske celler i mælk, hvilket forbedrer dens kvalitet (termisk stabilitet og andre teknologiske egenskaber);
- acceleration af vækst af unge dyr.
Keleret jern kan, i modsætning til dets sulfat, nemt krydse placentabarrieren. Undersøgelser har vist, at tilsætning af dette vitamin til søernes diæt fremmer senere fødsel af smågrise med stor vægt og forhindrer dem i at udvikle jernmangel.
Som et resultat af brugen af magnesiumchelat er der en forbedring i kvaliteten af dyrekroppe, et fald i kropsfedt. Kobber- og manganforbindelser hjælper med at forhindre knoglekondromatose og hjertekarsygdomme hos fjerkræ.
Drugs
I medicin bruges chelatformer af forbindelser til følgende formål:
- Modgift mod akut og kronisk forgiftning med tungmetaller og andre giftstoffer ("Unithiol", "Tetacin-calcium"). Når de tages, bindes skadelige stoffer til lukkede komplekser af chelattypen.
- Antineoplastiske lægemidler ("Cisplatin" og andre). Lægemidler trænger ind i kernerne af berørte celler, danner en stabil forbindelse med DNA, som forhindrer dem i at reproducere sig selv.
- Vitaminpræparater (oftest chelateret calcium og jern).
I modsætning til frie metalioner dannes disse stoffer ikkeforbindelser med andre kemiske elementer i maven og tarmene, så de optages bedre i menneskekroppen. I denne henseende er det, baseret på chelater, muligt at skabe medicin og kosttilskud af en ny generation.
