Биологическая роль молибдена

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО 
РЫБОЛОВСТВУ

 

федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Мурманский государственный технический университет»

 

Апатитский филиал

 

кафедра химии и строительного материаловедения

 

 

 

РЕФЕРАТ

                                             

по бионеорганической химии

Биологическая роль молибдена

 

 

 

 

 

                                          Выполнил:   студент группы Х-381 
Гребенкина А.Н.

Проверил:  Касиков Н.И

Кандидат химических наук

 

 

 

 

Апатиты

2011

Содержание:

Введение…………………………………………………………………...3

1. Биологическая роль молибдена……………………….... ………...…...4

2. Применение молибдена………………………… ………………..…....9

3. Физические свойства…………………………………………………...13

4. Природные соединения  молибдена…………………………………...14

5. Химические свойства молибдена, его оксидов и гидроксидов……...17

Заключение………………………………………………………….…….26

Список использованной литературы………………………………….....27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Название элемента № 42 происходит от латинского слова molibdaena, которым в средние века обозначали все минералы, способные оставлять, след на бумаге: и графит, и галенит (свинцовый блеск) PbS, и даже сам свинец. И еще минерал, который сейчас называют молибденитом, или молибденовым блеском. Впоследствии оказалось, что это главный минерал тогда ещё не неизвестного элемента №42. Но до середины XVIII в молибденит и графит не различали. Лишь в 1758 г известный шведский химик Аксель Фредерик Кронстодт предположил, что это два самостоятельных вещества, но прошло ещё 20 лет, прежде чем это сумели доказать на опыте.

Минерал, которым писали, попал в лабораторию другого большого химика (тоже шведа), Карла Вильгельма Шееле. Первое, что сделал Шееле, это исследовал, как на этот минерал действуют крепкие кислоты. В концентрированной азотной кислоте минерал растворился, но при этом в колбе установил, что «особая белая земля» обладает, говоря теперешним языком, свойствами ангидрида, кислотного окисла.

В то время химики ещё не имели четкого представления о том, что ангидрид («кислота минус вода») – это соединение элемента с кислородом. Однако собственный опыт подсказывал ученому: чтобы выделить элемент из «земли», нужно прокалить её с чистым углем. Но для этого у Шееле не было подходящей печи. И он попросил проделать этот опыт другого химика, Гьельма, у которого такая печь была. Гьельм согласился.

Лишенный чувства зависти, беззаветно преданный науке, Шееле с волнением ждал результата. И когда опыты завершились получением неизвестного прежде металла, Шееле написал Гьельму: «Радуюсь, что мы теперь обладаем металлом – молибденом».

Это было в 1790 г. Новый металл получил имя – чужое имя, потому что латинское molibdaena происходит от древнегреческого названия свинца - µολνβδοζ. В этом есть известный парадокс – трудно найти металлы, более несхожие, чем молибден и свинец.

Но металл, полученный Шееле и Гьельмом, не был чистым: при прокаливании с углем трехокиси молибдена MoO3 невозможно получить чистый молибден, потому что он реагирует с углем, образуя карбид.

Уже после смерти обоих первооткрывателей их знаменитый соотечественник Берцелиус восстановил молибденовый ангидрид не углем, а водородом, получил действительно чистый молибден, установил его атомный вес и подробно исследовал его свойства.

 

Биологическая роль молибдена.

Молибден – один из основных микроэлементов в питании человека и животных. Он содержится во многих живых тканях и необходим для поддержания активности некоторых ферментов, участвующих в катаболизме пуринов и серосодержащих аминокислот. Активной биологической формой элемента является молибденовый кофермент (molybdenum cofactor, Moco) – низкомолекулярный комплекс небелковой природы, действующий в составе ферментов и необходимый для осуществления специфических каталитических превращений. Moco является коферментом четырех важных ферментов: ксантиндегидрогеназы, ксантиноксидазы, сульфитоксидазы и альдегидоксидазы. Ксантиндегидрогеназа катализирует превращение гипоксантинавксантин, а затем в мочевую кислоту. Этот фермент, наряду с ксантиноксидазой, участвует в метаболизме пурина (образование NADH из NAD+). Сульфитоксидаза, находясь в митохондриях, участвует в метаболизме серосодержащих аминокислот – цистеина и метионина – и катализирует окисление сульфита в сульфат. Альдегидоксидаза принимает участие в реакциях катаболизма пиримидиновибиотрансформации ксенобиотиков – чужеродных для организма человека и животных веществ, порожденных в той или иной степени хозяйственной деятельностью человека и не входящих естественным образом в биотический круговорот. Именно со способностью альдегидоксидазы катализировать окисление в организме канцерогенных ксенобиотиков связывают предполагаемую антираковую активность молибдена.

Молибден в продуктах

При сбалансированном питании в организме человека молибдена всегда хватает – при условии, что здоровье в порядке. А вот в продуктах питания содержание молибдена зависит от того, на какой почве они выращены – этот элемент мы получаем в основном с продуктами растительного происхождения.

Молибденом богаты бобовые и зерновые культуры, зелёные листовые овощи, чеснок, цветная капуста, морковь и семечки подсолнуха. В некоторых продуктах животного происхождения тоже есть молибден – например, в нежирном мясе, молоке и субпродуктах.

Можно сказать, что в России дефицит молибдена – явление крайне редкое, так как во многих областях и регионах овощи и другие культуры выращиваются на почвах, где содержание молибдена почти в 100 раз выше нормы. По этой причине недостаток молибдена в воде тоже не встречается. Небольшая часть этого элемента попадает в организм с воздухом, которым мы дышим.

Соединения молибдена легко растворимы: попадая в организм, они быстро всасываются, связываются с белками и распределяются по всему организму. В организме человека молибден может накапливаться, а вот животные его накапливать не могут.

Роль молибдена в организме

Молибден нужен нашему организму для самых разных целей: чтобы поддерживать в норме состояние зубной ткани – он задерживает в организме фтор, который не даёт зубам разрушаться и обеспечивает профилактику кариеса; также он может регулировать обменные процессы и процессы роста. Молибден стимулирует деятельность ферментов, обеспечивающих синтез аскорбиновой кислоты и нормальное дыхание тканей, а эти процессы нужны для того, чтобы клетки нормально росли и развивались. Ещё он улучшает состав крови, помогая выработке гемоглобина, а его важнейшей особенностью является то, что он может выводить из организма мочевую кислоту, образующуюся вследствие распада пуринов. Если мочевая кислота плохо выводится, то возникает подагра – молибден может препятствовать её развитию.

Впервые об этом узнали только в 1953 году, хотя молибден был открыт ещё в XVIII веке. В состав фермента, ускоряющего в организме азотистый и пуриновый обмен – ксантиноксидазы, входит молибден. Без молибдена этого фермента образуется мало, пуриновый обмен замедляется, и почки не успевают выводить из организма мочевую кислоту: она скапливается в сухожилиях и суставах – отсюда отложение солей, боли и воспаления в суставах, их деформация – вот и подагра.

Не стоит думать, однако, что, чем больше молибдена, тем лучше, и дополнительно принимать его препараты, если их не назначил врач. Суточная доза молибдена, поступающая в организм, не должна быть выше, чем требуется.

В организме человека молибдена примерно 9 мг: он накапливается в костной ткани, почках и надпочечниках, печени и поджелудочной железе, щитовидке и головном мозге.

Суточная потребность в молибдене

Оптимальной дозой считается от 75 до 300 мкг в сутки – для взрослых и подростков. Детям, начиная с грудного возраста и до 10 лет, требуется от 15 до 150 мкг молибдена, в зависимости от массы тела.

В результате многочисленных исследований выяснено, что для нормальной работы и самочувствия организму человека хватает даже меньшего количества этого элемента, чем принято считать. Лучше всего организм усваивает молибден из зелёных листовых овощей.

Принимая участие в метаболизме жиров, белков и углеводов, молибден способствует нормальному обмену веществ, а его антиоксидантные свойства благоприятно влияют на половую сферу – например, он предупреждает развитие импотенции.

Молибден необходим для профилактики анемии, так как фермент, отвечающий за усвоение железа в организме, содержит его в своём составе; алкогольное отравление проходит быстрее, если в организме всегда достаточно молибдена – он ускоряет разложение и выведение алкогольных токсинов.

В сельском хозяйстве Новой Зеландии был проведён эксперимент: в почву добавляли соли молибдена в небольших количествах, и после этого урожай клевера и люцерны увеличился почти на треть. Оказалось, что молибден стимулирует активность клубеньковых бактерий, которые, живя в корнях растений, помогают им лучше усваивать азот. В почвах с высоким содержанием железа молибден действует слабее.

В последние годы также появились сведения о том, что молибден может предотвращать онкологические заболевания – например, рак пищевода. Он активизирует в организме действие ферментов, блокирующих образование канцерогенов, и поэтому раковые клетки не образуются.

Молибден также принимает участие в синтезе аминокислот и витаминов, способствует размножению и развитию здоровой кишечной флоры.

Недостаток и избыток молибдена

Как уже сказано, дефицит молибдена – редкость, но если он есть, то последствия могут быть очень серьёзными.

При недостатке молибдена развиваются дезориентация в пространстве, пороки мозга, умственная отсталость, нарушение чувствительности, куриная слепота, патологии хрусталика; в почках могут образоваться камни, загрязняются клетки и ухудшается состав крови. Человек становится нервным и легко возбудимым, часто утомляется и плохо спит, его организм часто реагирует на различные раздражители тошнотой и рвотой, одышкой; некоторые люди даже впадают в кому.

В результате дефицита молибдена нарушается белковый обмен: снижается иммунитет, человек теряет массу тела, кожа и мышцы обвисают и становятся дряблыми, возникают отёки.

К внешним проявлениям, которые, однако, идут изнутри организма, можно отнести выпадение волос и облысение, поражения кожи и ногтей – дерматиты и грибковые заболевания.

Избыток молибдена в организме может быть следствием производственной интоксикации или высокого содержания этого элемента в питьевой воде. Приём больших доз препаратов, содержащих молибден, тоже приводит к превышению его безопасного уровня в организме.

В таких случаях, как и при дефиците, может снизиться масса тела, возникает раздражение слизистых оболочек, и так называемая молибденовая подагра, так как усиленная активность ксантиноксидазы приводит к образованию избытка мочевой кислоты, и почки не успевают её выводить. Результат тот же – отложение солей в суставах и подагра. Как видим, лучше всего соблюдать норму – ни избыток, ни недостаток не приводят ни к чему хорошему.

При избытке молибдена также нарушается пигментация кожи, пищеварение и работа почек, поражается структура лёгочной ткани, происходят сбои в процессе оплодотворения.

Антагонистами молибдена считаются свинец, вольфрам и натрий – их избыток вызывает дефицит молибдена в организме.

Содержание молибдена в организме повышается при дефиците железа и меди – нехватка этих элементов может привести к избытку молибдена и всем связанным с этим последствиям.

При дефиците молибдена лучше всего постараться получать его из пищи, резко увеличив потребление зелёных листовых овощей и бобовых, а при необходимости принимать препараты, содержащие молибден, но только по назначению врача.

При избытке молибдена часто назначаются препараты, содержащие медь и серу. Следует также увеличить потребление продуктов питания, богатых этими элементами, а количество продуктов, содержащих много молибдена, уменьшить.

Применение молибдена

Молибден и авиация

Когда самолеты перестали делать из дерева и парусины, понадобились не только мощные моторы и легкие металлические листы обшивки, но и жесткий каркас из металлических трубок. Вначале авиация довольствовалась трубами из углеродистой стали, но размеры самолетов все росли... Потребовались трубы значительно большего диаметра, но с малой толщиной стенки. Трубы из хромованадиевой стали в принципе могли бы подойти, но эта сталь не выдерживала протяжки до нужных размеров, а в местах сварки такие трубы при охлаждении «отпускались» и теряли прочность.