Kalcium - biológia
Kalcium (szaknyelv) vagy kalcium kémiai elem, Ca elemszimbólummal és 20-os atomszámmal. A periódusos rendszer a második főcsoportba tartozik, ezért az alkáliföldfémek egyike.
Az elemi kalcium fényes, ezüstfehér fém. A környezetben a kalcium csak kötött formában fordul elő az ásványi anyagok részeként. Ezek az ásványi anyagok a következők: B. Mészkő (más néven kalcit, kalcit vagy márvány), kréta és gipsz. A kalcium szintén elengedhetetlen része a csontoknak.
sztori
A "kalcium" név latinból származik égetett ércanyag maradéka tól től. A rómaiak így nevezték a belőlük készült mészkövet, krétát és habarcsot.
Elemi kalciumot először Humphry Davy nyerte el 1808-ban, az elektrolitikus úton kapott kalcium-amalgám higanyjának elpárologtatásával.
Esemény
A kalcium az ötödik leggyakoribb elem a földkéregben. Kémiai reakciókészsége miatt természetesen csak kémiailag kötött formában fordul elő. Kivételt feltehetőleg a fluorit különféle változatai képeznek („büdös spar”), amelyek kristályrácsában valószínűleg természetes radioaktív sugárzás képezte a kolloid kalciumot. [12] Kalciumtartalmú ásványi anyagok, például kalcit és gipsz nagy mennyiségben állnak rendelkezésre (például az Alpokban vannak hegyekkel kísérő mészkővonatok - északi mészkő-Alpok és déli mészkő-Alpok).
Az élő anyag lényeges összetevőjeként részt vesz a levelek, csontok, fogak és héjak szerkezetében. A K + mellett a Na +, a Ca 2+ fontos szerepet játszik az ingerek továbbadásában az idegsejtekben. A kalciumionok szintén fontos szerepet játszanak a jelátvitelben más sejtekben.
jellemzők
A kalcium lágyabb, mint az ólom, de késsel nem lehet levágni. Gyorsan beindul a levegőben. Vízzel hevesen reagálva kalcium-hidroxidot és hidrogént képez. A levegőben égve kalcium-oxidot és - kis mértékben - kalcium-nitridet képez. A finoman elosztott kalcium öngyulladó.
A kalcium az alkáliföldfémek közé tartozik, és szinte csak kémiai vegyületekben található meg, oxidációs száma +2. A jenai Friedrich Schiller Egyetemen azonban egy stabil, bár vízre és levegőre rendkívül érzékeny kalcium (I) komplexet fejlesztettek ki először (fordított szendvics) szintetizált [8], amelyben a kalcium +1 oxidációs állapotban van jelen, amely stabil vegyületekben korábban ismeretlen volt. [9] .
Gyártás
A fémet vákuumban állítják elő a gyors mész (kalcium-oxid) alumíniumporral történő redukciójával 1200 ° C-on (Pidgeon-eljárás). Bár az alumíniumnak alacsonyabb a reaktivitása és az entalpiája, mint a kalciumnak, így a reakció egyensúlya
valójában szinte teljesen ennek az egyenletnek a bal oldalán található, de ez a gyártási folyamat még mindig működik, mert a képződött kalcium ezen a hőmérsékleten folyamatosan elpárolog, és így eltűnik az egyensúlyából. A tisztítás a kalcium desztillálásával történik.
használat
Fémes kalcium redukálószerként szolgál a kohászatban olyan fémek előállításához, mint a tórium, vanádium, cirkónium, ittrium és más ritkaföldfémek, redukálószerként az acél- és alumíniumgyártásban, ötvöző adalékként alumíniumban, berilliumban, rézben, ólomban és magnéziumötvözetekben. . Kiindulási anyag a kalcium-hidrid előállításához.
A kalcium technikai felhasználása túlnyomórészt kötött formában történik.
mészkő a mai ipar egyik legfontosabb nyersanyaga:
- Salakanyag az acélgyártásban. A tonna acél felhasználása 0,5 tonna mészkő
- Alapanyag gyors mész előállításához
- Kréta műanyagok, például PVC töltőanyagaként. A cél a merevség és az ütésállóság javítása, valamint a zsugorodás csökkentése. Hasonlóképpen a nagymértékben megnövekedett hővezető képesség magasabb munkaciklust tesz lehetővé az extrudálás során.
- A finomszemcsés kalcium-karbonátot kiváló minőségű, fa nélküli papír töltőanyagaként használják
Kalcium-szulfát (Gipsz) építőanyagként használják.
Kalcium-karbid kiindulási anyagként szolgál a kémiai szintézisekhez és a kalcium-cianamid műtrágya előállításához, valamint korábban az acetilén (etin) szintéziséhez, ezért a kalcium-karbidot pontosabban kalcium-acetilidnek nevezik.
Kalcium-klorid olvadás- és szárítószerként, valamint betonkötési gyorsítószerként szolgál.
bizonyíték
A kalcium narancsvörös színén kívül kénsavval vagy ammónium-szulfát oldattal kimutatható a kalcium, a stroncium és a bárium kationok. Ez a detektálási reakció fehér, savban oldhatatlan csapadékot eredményez. Karbonát-, oxalát- és dikromát-anionokkal változó fokú oldhatóságú csapadékok is keletkezhetnek. Részletesebb vizsgálatuk lehetővé teszi az alkáliföldfém-kationok (vö. Kationelválasztás és ammónium-karbonát-csoport) megkülönböztetését.
A rutin analízis során (klinikai kémia, környezeti kémia, vízkémia) a kalciumot lángfotometriával kvantitatív módon meghatározzuk a nyomszintig. A mennyiségi meghatározás határértéke 100 µg/l. [13] Nagyobb koncentrációkban EDTA-val történő titrálás is lehetséges az Eriochrome Black T ellen. A kalcium gravimetriás meghatározásához oxaláttal kicsapjuk, és 600 ° C-on hőkezeljük, hogy megkapjuk a kalcium-karbonát mérési formát.
Preanalytics
A kalciumkoncentrációt a vér és a vizelet rutin laboratóriumi diagnosztikájában határozzák meg. A vér kalciumkoncentrációját gyakran nevezik Szérum kalcium vagy Plazma kalcium kijelölt. A kalcium fontos paraméter a csont- és kalcium-anyagcsere diagnosztizálásában. Vérmintaként egyaránt használható a szérum és a heparinizált plazma. A plazma esetében meg kell jegyezni, hogy nem használnak kalciumkötő antikoagulánsokat (például citrátot vagy EDTA-t). [14] [15] Ha a véna túl sokáig blokkolódik a vérminta felvétele előtt, ez helytelenül megnövekedett értékekhez vezethet.
Analitika
A kalcium 50% -a Ca ++ ionként van jelen a vérben, 35% fehérjéhez (albumin, globulin) és 15% komplexekhez (hidrogén-karbonát, laktát, citrát, foszfát) kötődik. A kalcium szérumértéke normál értékkel szűk határok között mozog Összes kalcium 2,2-2,6 mmol/l (9-10,5 mg/dl) és normális érték ionizált kalcium 1,1-1,4 mmol/l (4,5-5,6 mg/dl). A kalcium biológiai hatásait a szabad kalciumionok hozzáférhetősége határozza meg, így a döntő tényező az ionizált kalcium. [16]
A vér teljes kalciumkoncentrációja (összes kalcium) az albumin koncentrációjától függ, és ennek megfelelően korrigálni kell. Alternatív megoldásként az ionizált kalcium koncentrációját közvetlenül mérjük. [14] A szérumban lévő teljes kalciumot abszorpciós spektrometriával vagy láng-atomemissziós spektrometriával határozzuk meg. [17] A kalcium fizikai tulajdonságait használják.
Az ionizált kalciumot ionszelektív elektródokkal határozzuk meg. [17]
értelmezés
A test kalciumkoncentrációját rendkívül szigorúan szabályozzák. A megnövekedett kalciumkoncentrációt hiperkalcémiának, a csökkent kalciumkoncentrációt hipokalcémiának nevezik. Konkrét okok és tünetek ott találhatók.
| Összes kalcium | 8,4-10,5 mg/dl | 2,2-2,6 mmol/l |
| Ionizált kalcium | 4,6-5,4 mg/dl | 1,15-1,35 mmol/l |
A pontos értékek a mérési módszertől függenek, ezért a laboratórium által megadott referenciaérték a meghatározó. A gyermekek értékei valamivel magasabbak, mint a felnőtteknél.
Funkciók az emberi szervezetben
A napi kb. 1 g megnövekedett kalciumbevitel segít megelőzni az oszteoporózist (DVO alapterápia).
A kalcium fontos paraméter a csont- és kalcium-anyagcsere diagnosztizálásában (lásd még a kalciumot (laboratóriumi gyógyszer)). A vér megnövekedett kalciumszintjét hiperkalcémiának nevezik, a túl alacsony kalciumszintet pedig hipokalcémiának nevezik.
Napi szükséglet
DGE, ÖGE, SGE referenciaértékek
A Német Táplálkozási Társaság, az Osztrák Táplálkozási Társaság és a Svájci Táplálkozási Társaság D-A-CH referenciaértékei (2012);
a maximálisan tolerálható beviteli szinteket az Európai Élelmiszerbiztonsági Hatóság (EFSA) tette közzé 2006-ban: [19] [20]
1 Túlnyomórészt ülőmunkát végző serdülők és felnőttek számára számítva (fizikai aktivitási szint 1,4)
2 Ez egy becslés
Élelmezési és Táplálkozási Testület (USA) referenciaértékei
Az Egyesült Államok Élelmezési és Táplálkozási Testületének (FNB) ajánlásai a Nemzeti Akadémiák Orvostudományi Intézetében (2010. november): [21]
| 0–6 hónapos csecsemő | n/a | 200 mg | 1000 mg |
| Csecsemő 6-12 hónap | n/a | 260 mg | 1500 mg |
| 1-3 év | 500 mg | 700 mg | 2500 mg |
| 4-8 év | 800 mg | 1000 mg | 2500 mg |
| 9–13 év | 1110 mg | 1300 mg | 3000 mg |
| 14-18 év | 1110 mg | 1300 mg | 3000 mg |
| 19-30 év | 800 mg | 1000 mg | 2500 mg |
| 30–50 év | 800 mg | 1000 mg | 2500 mg |
| 50–70 éves férfiak | 800 mg | 1000 mg | 2000 mg |
| 50–70 éves nők | 1000 mg | 1200 mg | 2000 mg |
| 70 évnél idősebb | 1000 mg | 1200 mg | 2000 mg |
| 14-18 év terhes/szoptat | 1100 mg | 1300 mg | 3000 mg |
| 19–50 év terhes/szoptat | 800 mg | 1000 mg | 2500 mg |
belépés
Nem minden kalcium, amelyet étkezés útján fogyasztanak, felszívódik a gyomorban. Az emberek a kalcium körülbelül 30% -át szívják fel az ételből, de ez a százalék az étel összetételétől függ. Más tényezők is befolyásolják a kalcium felszívódását. A felszívódás hatékonysága csökken a kalciumbevitel növekedésével. Növekvő csecsemőknél és gyermekeknél a felszívódás mértéke akár 60%, mivel a csontképződéshez sok kalciumra van szükségük. A felszívódás mértéke a felnőtteknél 15–20% -ra csökken, a nők szükségessége a terhesség alatt ismét növekszik. [22] [23] [24] [25]
Az elégtelen kalciumbevitel kockázati csoportjai a fiatal nők, a terhes nők, a szoptató nők és az idősek. [25]
A D3-vitamin elegendő mennyisége előfeltétele annak, hogy a szervezet nagyobb mennyiségben tudja felszívni a kalciumot. A kalcium felszívódását az oxálsav, a fitinsav és sóik (oxalátok, fitátok) egyidejű ellátása csökkenti. A kalcium kiválasztódik a vizelettel, így a magas fehérje-, étkezési só-, kávé- vagy alkoholbevitel növeli a kalcium kiválasztását. [25] [26] [27] [28]
A specifikus aminosavprofil - különösen a kéntartalmú aminosavak - meghatározza az ételfehérjék kalciumuretikáját (elősegíti a kalcium kiválasztását a vesén keresztül). Az ilyen aminosavakból az anyagcserében képződő szulfátok növelik a vizelet savasságát, ami azt jelenti, hogy nagyobb mennyiségű kalcium választódik ki a vizelettel. A kéntartalmú aminosavak megtalálhatók az állati eredetű élelmiszerekben, valamint az olyan élelmiszer-növényekben, mint a gabona. [26] [27] [29]
Kalciumforrások
Hozzávetőleges kalciumtartalom, mg/100 g élelmiszer (ehető adag):
- Magok
- Pipacsmag: 2500 mg
- Szezám: 800 mg
- Mandula, mogyoró és amarant: 200–250 mg
- Brazil dió: 170 mg
- Főtt szójabab: 70 mg
- Zabliszt és napraforgómag: 50 mg
- Tejtermékek
- sajt
- Kemény sajt: 1100–1300 mg
- Szeletelt sajt: 500–1100 mg
- Lágy sajt: 300–500 mg
- Tej, joghurt és kefir: 100-150 mg
- Tejsavó: 70–100 mg
- sajt
- zöldségek
- Csalán: 360 mg
- Káposzta, petrezselyem: 200 mg - 250 mg
- Vízitorma, pitypang és sült saláta kitûnõ: 150 mg - 200 mg
- Kínai kel, édeskömény, brokkoli, torma: 100–150 mg
- Zeller: 80 mg
- Cékla: 20 mg
- gyümölcs
- Szárított füge: 250 mg
- Banán: 8 mg
- Teljes kiőrlésű kenyér: 50 mg
- Ásványvíz: 2 mg -> 500 mg [30]
Egészségügyi kockázatok
Az egészséges vesével rendelkező emberekkel ellentétben a dialízisben szenvedő betegek nem képesek a vizelettel felesleges kalciumot kiválasztani, és a csontok általában nem szívják fel a szállított kalciumot sem. Fennáll annak a veszélye, hogy a kalcium megtelepedik az erekben és a lágy szövetekben. A foszfátkötő anyagként használt kalcium-karbonát hozzájárulhat a szív- és érrendszeri meszesedéshez. Egy 2004-től két éven át végzett tanulmány stabil összefüggést mutatott a kalcium-karbonát fogyasztása és az artériák fokozatos keményedése között hemodializált betegeknél. [31]