Неорганические соединения: молибден

1. ВВЕДЕНИЕ

На грани химии, биологии и медицины возникла новая научная  область – бионеорганическая  химия. Бионеорганическая химия  рассматривает роль металлов в возникновении  и развитии различных процессов  в здоровом и больном организме, создаёт новые эффективные препараты  на основе металлоорганических соединений, активно участвует в борьбе за сохранение здоровья людей и продление  человеческой жизни.

Особенно чутко организм реагирует на изменение концентрации микроэлементов, т.е. элементов, присутствующих в организме в количестве меньше одного грамма на 70 кг массы человеческого  тела. К таким элементам относятся  медь, цинк, кобальт, железо, никель, молибден.

По мнению специалистов, современное человечество, особенно в больших городах, живёт на грани скрытой нехватки многих элементов. В стрессовых ситуациях скрытая нехватка может стать явной и привести к появлению тяжёлых  
заболеваний. Так, например, скрытое течение рака может продолжаться от 5 до  
40 лет, что, возможно, обусловлено постепенным изменением концентрации микроэлементов вследствие старения организма. С другой стороны, существуют предположения о том, что целенаправленное изменение концентрации различных элементов в организме может быть использовано для продления жизни человека.  
В настоящее время известно более ста химических элементов, однако  
только небольшое число из них входит в состав живого на планете Земля. В организме человека уже давно и точно определился баланс оптимальных  
концентраций биологически важных соединений между их поступлением и  
выведением в результате жизнедеятельности.  
Исходя из современной квантомеханической интерпретации периодической  
системы, классификация элементов проводится в соответсвии с их электронной  
конфигурацией. Она основана на степени заполнения различных электонных  
орбиталей (s, p, d, f) электронами. В соответствии с этим элементы  
подразделяют на s-,p-, d-,f- элементы.  
В организме человека присутствуют в основном ионы лёгких металлов  
Na+,K+,Mg2+,Cu2+, относящихся к s-элементам, и ионы  
Mn2+,Fe2+,Co3+,Cu2+,Zn2+ относящиеся к d-элементам. И только содержащийся в  
организме тяжёлый d-элемент молибден (Мо) – нарушает общую  
биогеохимическую установку – построение биологических структур только из  
лёгких элементов. Все эти металлы встречаются в нашем организме в виде  
твёрдых соединений или в виде их водных растворов.  
Исследование физиологической роли металлов, а также их значения в  
диагностике, профилактике и лечении болезней является одним из новых  
направлений в медицинской науке.

2. История и происхождение названия

Молибде́н — элемент побочной подгруппы шестой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 42.Обозначается символом Mo(лат. Molybdaenum).

Простое вещество молибден  — переходный металл светло-серого цвета. Главное применение находит в металлургии. Открыт в 1778 году шведским химиком Карлом Шееле, который, прокаливая молибденовую кислоту, получил МоО₃. В металлическом состоянии впервые получен П. Гьельмом в1782 г. восстановлением оксида углём: он получил молибден, загрязненный углеродом и карбидом молибдена. Чистый молибден в 1817 году получил Й. Берцелиус.

Молибденитом можно писать как карандашом, сердечник которого состоит из графита, только графит на бумаге оставляет серо-черный след, а у молибденита черта на бумаге имеет зеленовато-серый отлив. Название минерала - молибденит происходит от греческого слова "молюбдос", что значит "свинец". Оно намекает на малую твердости  молибденита (равную почти твердости  талька) и свинцово-серый цвет.

3. Нахождение в природе

Содержание в земной коре 3·10⁻⁴% по массе. В свободном виде молибден не встречается. В земной коре молибден распространён относительно равномерно. Меньше всего содержат молибдена ультраосновные и карбонатные породы (0,4 — 0,5 г/т). Концентрация молибдена в породах повышается по мере увеличения SiO₂. Молибден находится также в морской и речной воде, в золе растений, в углях и нефти. Содержание молибдена в морской воде колеблется от 8,9 до 12,2 мкг/л для разных океанов и акваторий. Общим является то, что воды вблизи берега и верхние слои меньше обогащены молибденом, чем воды на глубине и вдали от берега. Наиболее высокие концентрации молибдена в породах связаны с акцессорными минералами (магнетит, ильменит, сфен), однако основная масса его заключена в полевых шпатах и меньше в кварце. Молибден в породах находится в следующих формах: молибдатной и сульфидной в виде микроскопических и субмикроскопических выделений, изоморфной и рассеянной (в породообразующих минералах). Молибден обладает большим сродством с серой, чем с кислородом, и в рудных телах образуется сульфид четырёхвалентного молибдена — молибденит. Для кристаллизации молибденита наиболее благоприятны восстановительная среда и повышенная кислотность. В поверхностных условиях образуются преимущественно кислородные соединения Мо⁶⁺. В первичных рудах молибденит встречается в ассоциации с вольфрамитом и висмутином, с минералами меди (медно-порфировые руды), а также с галенитом, сфалеритом и урановой смолкой (в низкотемпературных гидротермальных месторождениях). Хотя молибденит считается устойчивым сульфидом по отношению к кислым и щелочным растворителям, в природных условиях при длительном воздействии воды и кислорода воздуха молибденит окисляется и молибден может интенсивно мигрировать с образованием вторичных минералов. Этим можно объяснить повышенные концентрации молибдена в осадочных отложениях — углистых и кремнисто-углистых сланцах и углях.

Известно около 20 минералов  молибдена. Важнейшие из них: молибденит MoS₂ (60 %Mo), повеллит СаМоО₄ (48 % Мо), молибдит Fe(MoO₄)₃·nH₂O (60 % Mo) и вульфенит PbMoO₄.

4. Физические свойства

Молибден — светло-серый металл с кубической объёмно-центрированной решёткой типа α-Fe (a = 3,14 Å; z = 2; пространственная группа Im3m),парамагнитен, шкала Мооса определяет его твердость 4.5 баллами. Механические свойства, как и у большинства металлов, определяются чистотой металла и предшествующей механической и термической обработкой (чем чище металл, тем он мягче). Обладает крайне низким коэффициентом теплового расширения. Молибден является тугоплавким металлом c температурой плавления 2620 °C и температурой кипения — 4639 °C.

5. Биологическая роль

Молибден – это серебристо-белый мягкий металл, не встречающийся в свободном виде. В природе он встречается в составе многих минералов: молибдатов и сульфидных руд. Чаще всего молибден получают при производстве меди.

Конечно, молибден используется именно в металлургии, но мы будем говорить о его биологической  роли. Молибден входит в состав растений, а также содержится в тканях животных и необходим человеку, так как  оказывает влияние на многие обменные процессы.

Учёные не так  давно поняли, что молибден относится  к незаменимым микроэлементам, и  сегодня его изучению стали уделять  больше внимания, однако механизм его  действия пока не изучен до конца.

Некоторые исследователи  даже выдвинули гипотезу, согласно которой жизнь на Марсе – как  мы её понимаем, не смогла возникнуть потому, что там нет молибдена.

5.1 Роль молибдена в организме

Соединения молибдена  попадают в организм с пищей. Растворимые  соединения легко всасываются из желудочно-кишечного тракта, абсорбируются  из легких, поступают в кровь из мест парентерального введения.

За сутки в организм взрослого человека поступает вместе с пищей 75-250 мкг молибдена. Более  половины поступившего в желудочно-кишечный тракт молибдена всасывается  в кровь. Затем, около 80% поступившего в кровь молибдена, связывается  с белками (в первую очередь, с  альбуминами) и транспортируется по всему организму. В организме  молибден скапливается в печени, а  в крови распределяется равномерно между форменными элементами и плазмой. Накопления молибдена в организме  млекопитающих не происходит. Растворимые  соединения молибдена выводятся  из организма с мочой и калом.

Физиологическое значение молибдена  для организма животных и человека было впервые показано в 1953 г, с открытием влияния этого элемента на активность фермента ксантиноксидазы. Молибден входит в состав ряда ферментов (альдегидоксидаза, сульфитоксидаза, ксантиноксидаза и др.), выполняющих важные физиологические функции, в частности, регуляцию обмена мочевой кислоты. Недостаток молибдена в организме сопровождается уменьшением содержания в тканях ксантиноксидазы. Тиомолибдат аммония (растворимая соль молибдена), является антагонистом меди и нарушает ее утилизацию в организме. Есть сведения, что молибден играет важную роль в процессе включения фтора в зубную эмаль, а также в стимуляции гемопоэза.

• Токсическая доза для человека: 5 мг.
• Летальная доза для человека: 50 мг.

5.2 Пониженное содержание молибдена в организме.

При недостатке в организме  животных молибдена (или избытка  вольфрама) нарушается способность  окисления ксантина до мочевой кислоты, тормозится катаболизм метионина, уменьшается  экскреция мочевой кислоты и  неорганических сульфатов, снижается  скорость роста. У животных образуются ксантиновые камни в почках. Дефицит  молибдена может привести к снижению расщепления целлюлозы и избыточному накоплению меди в организме, вплоть до медной интоксикации. Все эти явления могут быть устранены при добавлении в рацион молибдена.

В некоторых районах мира наблюдаются эндемические заболевания, связанные со степенью обеспеченности населения молибденом (напр., отмечен  рост заболеваемости раком пищевода в провинции Хенань, КНР; Транскей, ЮАР).

Причины дефицита молибдена:

• вегетарианская диета; 
• парентеральное питание;
• избыток вольфрама в организме.

Основные проявления дефицита молибдена:

• снижение активности молибденсодержащих ферментов;
• повышенная возбудимость, раздражительность;
• нарушение зрительной («темновой») адаптации, "куриная слепота";
• нарушение ритма сердечных сокращений (тахикардия);
• повышение риска развития рака пищевода.

5.3 Повышенное содержание молибдена в организме.

Избыток молибдена в организме  может быть следствием превышения безопасного  уровня его поступления с пищей  или БАДП (0,5 мг/сутки). Когда ежесуточное  потребление молибдена находится  в пределах от 0,5 до 10 мг, отмечаются лишь умеренно выраженные биохимические  изменения, существенно не влияющие на здоровье человека. При потреблении  молибдена в пределах 10-15 мг/день проявляются клинические симптомы интоксикации. При дозах молибдена, превышающих 15 мг/сутки, повышается активность ксантиноксидазы, накапливается мочевая  кислота, увеличивается риск возникновения  подагры (напр., у лиц, контактирующих с молибденом в производственных условиях). При хронической молибденовой интоксикации развиваются неспецифические  симптомы, проявляющиеся раздражением слизистых оболочек, пневмокониозом, уменьшением массы тела. При избыточном содержании молибдена в почве  наблюдается эндемическое заболевание, "молибденовая" подагра, впервые  наблюдаемая в Анкаванском районе Армении профессором В.В. Ковальским.

Отмечено развитие молибденоза  у животных, которые не получают с рационом достаточного количества меди.

В целом токсичность соединений молибдена относительно невысока.

Причины избытка  молибдена:

• избыточное поступление в организм соединений молибдена с пищей, водой, молибденсодержащими препаратами, БАДП;
• интоксикация молибденом в условиях производства;
• дефицит меди в рационе.

Основные проявления избытка молибдена:

• повышение активности ксантиноксидазы;
• повышение уровня мочевой кислоты в моче;
• подагра (также возможна уратурия, мочекаменная болезнь);
• раздражение слизистых оболочек;
• пневмокониоз;
• угнетение кроветворения (анемия, лейкопения);
• снижение массы тела.

5.4 Синергисты и антагонисты молибдена.

Полагают что вольфрам, свинец и натрий действуют как  антагонисты молибдена и вызывают его дефицит в организме. Сульфат  меди усиливает выделение молибдена  с желчью. Тиомолибдат аммония (растворимая  соль молибдена), является антагонистом меди и нарушает ее утилизацию в  организме. Дефицит меди и железа способствует увеличению содержания молибдена  в организме.

6. 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.

7. Продукты питания богатые молибденом (Mo)

Указано ориентировочное наличие  в 100гр продукта:

Печень

 
свинина 82 мкг, говядина 110 мкг, птица 58 мкг

Горох  
84.2 мкг

Чечевица  
77.5 мкг

Фасоль  
39.4 мкг

Овсянка  
38.7 мкг

Гречка  
38.5 мкг

Пшеница  
24-42 мкг

Индейка  
29 мкг

Кукуруза  
28.4 мкг

Рис  
26.7 мкг

Фисташки  
25 мкг

Морковь  
20 мкг

Пшено  
19 мкг

Малина  
15 мкг

Ячневая крупа

8. ПРИМЕНЕНИЕ  В  МЕДИЦИНЕ И ФАРМАЦИИ

8.1. Витаминно-минеральный комплекс (мультивитамины) - добавки, которые предназначены для снабжения организма витаминами, минералами и другими питательными элементами. Такие добавки доступны в форме таблеток, капсул, пастилы, порошка, жидкости и инъекционных растворов. Современные витаминно-минеральные комплексы создаются с учетом особенностей возраста, пола и деятельности человека, так, например, различают: мультивитамины для беременных, детей, пожилых, для спортсменов, для мужчин и женщин. Витаминно-минеральные комплексы не содержат гормональных и вредных веществ, они не опасны для здоровья, и наоборот направленны на его укрепление, а также на активацию метаболических процессов.

Так например, в организме больного, страдающего атеросклерозом, ИБС, гипертонией и другими сердечными заболеваниями, происходит немало патологических изменений. Не последнее место среди них отводится процессу повреждения клеток и клеточных структур за счет явлений т.н. перекисного окисления липидов (т.е. окисление жирных кислот, входящих в состав клеточных мембран, гормонов и т.д. в присутствии и при участии свободных радикалов и активных форм кислорода). Кроме того, аналогичные процессы лежат в основе размягчения и разрывов атеросклеротических бляшек, что приводит к инфарктам, инсультам и другим сосудистым катастрофам. Помимо этого, свободные радикалы могут вызывать генные мутации, делают клетку уязвимой для рака, провоцируют появление онкологических заболеваний. Отсюда понятна необходимость постоянно поддерживать в организме достаточный уровень веществ, препятствующих процессам пероксидации - они называются антиоксиданты. Антиоксидантным эффектом обладают многие витамины и микроэлементы (кстати, учтите, что выделяют МАКРОэлементы - их содержание в организме измеряется миллиграммами и МИКРОэлементы - как правило, их содержание ограничивается микрограммами).Макроэлементы: калий, натрий, кальций, магний, фосфор.

• Микроэлементы: железо, медь, цинк, йод, марганец, молибден, селен, ванадий, хром, бор.

Примеры:

ОЛ-АМИН. Содержит вит. А, С, всю группу витаминов В, калий, магний, фосфор, железо, цинк, марганец, молибден и кобальт. Не содержит кальций, правда несколько повышено содержание витамина D, что ограничивает его прием у больных ИБС (может ухудшать течение атеросклероза, провоцировать приступы ИБС).

ТЕРАВИТ. Полнонаборный ВМК. Содержание витаминов и минералов вполне в пределах разумного. Включает большое количество магния и калия, в связи с чем может рекомендоваться для курсового применения больным ИБС. Из микроэлементов содержит железо, цинк, йод, молибден, селен, хром. Вполне приемлемый препарат.

Все витаминно-минеральные  комплексы (ВМК) и биологически-активные добавки (БАД) может назначать ТОЛЬКО врач!

8.2 Биологически активные добавки (БАД) к пище — композиции биологически активных веществ, предназначенных для непосредственного приёма с пищей или введения в состав пищевых продуктов.

Биологически активные пищевые  добавки к пище, наряду со специализированными  продуктами питания, являются наиболее эффективным способом устранения дефицита витаминов, но при условии содержания биологических веществ в дозах, соответствующих физиологическим потребностям человека.

Биологически активные пищевые  добавки в большинстве случаев  относятся к классу естественных компонентов пищи и обладают выраженными физиологическими и фармакологическими влияниями на основные регуляторные и метаболические процессы человеческого организма. Изучением фармакологических свойств пищи, роли биологически активных веществ и, в конечном итоге, созданием новых видов биологически активных добавок, занимается микронутриентология.

Поскольку БАД стали объектом деятельности множества коммерческих фирм (которые активно рекламируют  и часто производят их кустарным  образом) и поначалу не были востребованы официальной медициной, их толкование стало двусмысленным как среди  потребителей, так и среди медицинского персонала. Это зачастую приводит к  серьёзным заблуждениям и неправильным действиям.

Использование люцерны при  производстве БАД дает возможность  длительного применения без риска  возникновения побочных явлений, позволяет  часто решать проблему дефицита биофлавонидов.

Известен биологически активный препарат на основе экстракта люцерны, полученного обработкой его экстрагентом, содержащим смесь солей микроэлементов в следующем соотношении, мг/кг растительного  сырья: железо - 50,0-300,0, цинк - 50,0-200,0, титан - 0,5-5,0, медь - 0,5-5,0, кобальт - 0,5-5,0, марганец - 0,5-5,0, хром - 0,5-1,0, ванадий - 0,5-2,0, молибден - 0,5-5,0 (патент № 2176918). Этот биологически активный препарат выпускался фирмой ОАО «Люцэвита» (Челябинская область, г.Троицк) под названием БАД Люцэвита (Регистрационный № 004836.Р.643.09.2002).

Большинство выпускаемых  биоактивных добавок содержат от 5 до 500 мкг молибдена.

9. Список используемой литературы

1. Москва 1980г. “Химия и медицина”.  

2. “Химия” авт.Хомченко.

3. “Общая и неорганическая  химия”. Карапетьянц М.Х., Дракин  С.И., 1993г. 

4. “Большая энциклопедия  Кирилла и Мефодия 2003”

5. “Большая Российская энциклопедия”, 1996г.

6. Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://medicinform.net/