Bedeutung der Übergangsmetalle in der Biologie. und Alexander Kröcker

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1 Bedeutung der Übergangsmetalle in der Biologie Von Martin Lüders L und Alexander Kröcker

2 Inhalt - Was sind Übergangsmetalle? - Biologisch relevante Übergangsmetalle - Mangelerscheinungen - Überdosis - Quellenangaben

3 Was sind Übergangsmetalle? - Elemente der Nebengruppen des PSE - Metalle: - hohe Schmelzpunkte, Siedepunkte und Verdampfungswärme rme - überwiegend gute elektr.. Leiter - Vielfache Anwendung aufgrund ihrer unterschiedlichen Ansprüche bezüglich ihrer mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften (z.b. als Pigmente) - Schrittweise Besetzung von d-, d, bzw. f-f Orbitalen der jeweiligen Unterschale in einer Periode von Element zu Element

4 - Vanadium - Chrom - Molybdän - Wolfram - Eisen - Mangan - Kobalt - Nickel - Kupfer - Zink Biologisch relevante Übergangsmetalle

5 Vanadium -Essentiell für f r Menschen, Tiere und Pflanzen -Beim Mensch: vorhanden in Zellkernen und Mitochondrien -Anreicherung von V durch Seescheiden im Meer bis zur millionenfachen Konzentration -Akkumulierung von V durch Fliegenpilze -In anionischer Form: Inhibierung und Stimulierung von Enzymen -In kationischer Form: Wechselwirkung mit Proteinen

6 Chrom - Essentiell für f r den Menschen und andere SäugetiereS - Bedeutend, zusammen mit Insulin und Glukagon, für f r den Glucoseabbau im Blut - Giftig nur Chrom (VI)- Verbindungen

7 Molybdän -Für r Menschen und Tiere essentiell -Molybdänverbindungen als Atmungskatalysatoren -Begünstigt Fluorideinlagerung im Zahnschmelz -Bestandteil der Enzyme Nitrogenase und Nitratreduktase, beteiligt an der Stickstofffixierung

8 Wolfram - Für r Menschen und Tiere nicht essentiell (vermutlich) - Toxisch - Antagonist des Molybdäns ns,, bewirkt Aktivitätsverlust tsverlust der molybdänhaltigen Atmungskatalysatoren

9 Eisen -Essentiell für f r alle Organismen -Herauslösen sen des Eisens aus der Nahrung durch Magensäure -Teilweise Resorption durch den Darm -Als Als Transferrin Transport ins Blut und anschließend end Aufbau von: - Hämoglobin (Knochenmark; 75%, Sauerstofftransport) - Ferritin (Leber; 16%, Energiespeicherung) - Myoblobin (Muskeln; 3%, Sauerstoffspeicherung) - Cytochrom (Muskeln; 0,1%, Elektronen- und Energieübertragung) - Catalase (0,1%) und andere eisenhaltige Enzyme wichtig für f r Atmungs- und Sauerstofftransportvorgänge nge

10 Eisen - In Pflanzen: Beeinflussung von eisenhaltigen Enzymen bei der Photosynthese und Chlorophyllbildung - Bei der Stickstofffixierung wichtig für f Nitrogenase (Enzym Reduktion von Luftstickstoff zu Ammoniak)

11 Mangan - Essentiell für f r den menschlichen Körper K & die Photosynthese - Aufbau von Knorpel und Knochengewebe - Blutgerinnung (Prothrombin) - Kein geklärter Mechanismus bei PS II

12 -Oxidationsstufen zwischen +II und +IV -Mn als Ladungsakkumulator - Keine Erzeugung von toxischen Zwischenstufen - Frei werdende Elektronen benötigt für r PS I

13 Kobalt Essentiell für f r den menschlichen Körper -Bestandteil des Vitamins B12 -Beteiligung an der Bildung roter Blutkörperchen

14 Nickel - Vermutlich essentiell für f r den menschlichen KörperK - Bildung von Hormonen (Urease) - Aufbau von Nukleinsäure ure im Zellkern

15 Essentiell für f r den menschlichen Körper K Kupfer -Beteiligung an der Bildung von roten Blutkörperchen -Pigmentstoffwechsel - an der Funktion des Zentralen Nervensystems beteiligt

16 Zink Lebenswichtiges Spurenelement - Synthese von DNS und RNS - Neurotransporter - Beeinflusst die Sinnesorgane - Zentralatom im Insulin -Mangel führt f zu Stoffwechselstörungen und Diabetes - Stoffwechselbeteiligung von Vitamin A - Synthese von Retinol-bindendes Protein in der Leber

17 Zink -Transport erfolgt über Blutplasma als Zink-Alumin Alumin-Komplex -Der menschliche Körper K enthält ca. 2g Zn -Zinkspiegel sinkt nach jedem Entzündungsprozess ndungsprozess

18 Mangelerscheinungen - Blutarmut - Unausgeglichener Hormonhaushalt - Zuckerunverträglichkeit - Wachstumsstörungen - Müdigkeit - Starker Harndrang

19 Überdosis - Schädigung des Zentralen Nervensystems - Allergien - Herz-Muskel Muskel-Schäden - Graue Hautfärbung - Verdauungsstörungen rungen - Bildung von Krebszellen - Gichtähnliche hnliche Symptome Hierbei gilt allerdings, dass die Dosis den Effekt macht

20 Quellen - Holleman, Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage Mortimer, Müller: M Chemie, 9. Auflage

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