ToksikolojiToksikoloji TOKSİK MADDELER VE CANLILARA ETKİLERİ BIY435

Biyo-elementler Temel biyoelementlerO, C, N, H, P, S ( biyomoleküler sentezinde proteinler, nukleik asits, lipidler, sekerler. ) Su ve iyonlar ( H 2 O ) Na +, K +, Mg 2+, Ca 2+, Cl -, ( HCO 3 -, fosfotlar) Kemik ve dişlerin yapına girenler Ca PO 4 3- Mikroelementler (eser elementler) Fe, Cu, Co, Zn, I, F, Se, Toksik elementler :Hg, Al

Biyo-elementler

Tüm Biyo-elementler

Biyo-elementler I (Makromineraller Na +, K +, Mg 2+, Ca 2+, Cl -, PO 4 3- ) Canlı organizmalarda C, N, H, O elementin dışında, eksiklik veya fazlalığı sorunlara yol açan bir dizi element daha vardır ki, tüm bu elementler "biyoelementler" adı altında özgün bir küme oluşturacaktır. Makromineraller tüm bileşenlerin yüzde 96 fazlasını oluşturan canlıda yaygın olarak bulunan elementlerdir. Eser elementler 60 kg bir insanda 1 gr azdır.

Makromineraller(Ca, P, K, Mg, CI, Na, S) ElementSimgeAğırlık (kg)Yüzde OksijenO KarbonC HidrojenH NitrojenN KalsiyumCa FosforP Oksijen karbon hidrojen nitrojen kalsiyum ve fosfor vücudun büyük bir kısmını oluşturur.

Makromineraller(N, H, O, C)

Biyoelementler I (Makromineraller Na +, K +, Mg 2+, Ca 2+, Cl -, PO 4 3- )

Bağlar BağGücüÖzellikleriÖrnekler İyonikKuvvetli Zıt yüklü iyonize gruplar arasındaki çekim. Tuz molekülünün yapısı veya proteinlerin amino asit yan zincirleri arasındaki çekim. Kovalent Çok kuvvetli Atomlar arasında paylaşılan elektronlar. Moleküllerin oluşumunda atomları birbirine bağlayan çoklu bağlar. HidrojenZayıf Hidrojen ve oksijenin polarize bağları arasındaki çekim. Protein yan zincirlerinin polar grupları arasındaki çekim veya su moleküllerinin çekimi. Van der Waals Çok zayıf Çok yakın nonpolar moleküller ve gruplar arasındaki çekim. Proteinlerdeki nonpolar gruplar arasındaki veya lipid moleküllerindeki çekim.

Makro elementlerin Görevi homeostazı, emilim, transport, depolama atılım temel makro metal elemanlar (özellikle Na, K, Ca, Mg) günlük gereksinimleri, eksiklikleri ve yetersizlikleri hastalıkların nedenidir.

Biyo-elementlerin görevi

Kalsiyum(Ca) % 99’u kemiklerde ve dişte bulunur. Kan kalsiyum düzeyi sağlıklı bır insanda 8,5–10,2 mg/dL düzeyindedir. 8,5 mg/dL altındaki değerler Hipokalsemi, 10,2 mg/dL üzerindeki değerlerde ise hiperkalsemi olarak adlandırılır.

Fosfor(P) Fosfolipidlerin yapısında yer alır. Lipidlerin transport ve metabolizmaları için önemli olduğu kadar membran yapıları için de son derece önemlidir. Asit-baz dengelenmesinde tampon olarak rol oynar. Sut sekresyonu icin gereklidir. Enerji metabolizması yüksek enerjili fosfat bileşikleri gerektirir. RNA ve DNA yapısına katılır

Potasyum(Na), Sodyum(K) ve Klor(Cl) Temel görevleri hücrelerdeki, doku sıvılarında ve kanda katyon-anyon dengesini korumaktır. Böylesine bir denge ile vücuttaki sıvıları normal şekilde akışı sağlanırken, asitlerle bazlar arasındaki denge de denetlenmiş olur.

Na-K pompası

Magnezyum(Mg) Mg 2+, hücredeki bileşiklere fosfat gruplarının eklenmesi ve uzaklaştırılmasını denetleyen enzimleri aktive eder. Potasyum ile birlikte temel intrasellüler katyonlardandır. Enzim aktivasyonunda görev yapar. Hücre solunumu, glikoliz, kalsiyum ve sodyum gibi diğer katyonların membrandan taşınmasında önemli bir kofaktördür. Hücre içi kalsiyum iyon konsantrasyonunun dinlenme sırasında düşük tutulmasını sağlamaktadır.

Magnezyum ve enerji üretimi :Enerji üretimindeki karbonhidrat ve yağların metabolizması. Magnezyum mitokondride adenozin trifosfat (ATP) sentezi için gereklidir. ATP molekülü magnezyumla kompleks oluşturarak (MgATP) birçok metabolik olaylarda enerji sağlamaktadır. Önemli biyomoleküllerin sentezi: Magnezyum, nükleik asitlerin (DNA ve RNA) ve proteinlerin sentezinde birçok basamak için gereklidir. Yapısal rolü: Magnezyum, kemiklerin, hücre membranlarının ve kromozomların yapısında önemli bir rol oynamaktadır. Hücre membranlarında iyon taşınımı :Magnezyum, hücre membranları üstünde potasyum ve kalsiyum aktif taşınımı için gereklidir. Magnezyum iyon taşınım sistemindeki rolü nedeniyle, sinir sisteminde, kas hareketinde ve kalbin normal ritminde önemli bir görevi vardır. Hücre sinyalleri: Proteinlerin fosforilasyonu ve siklik adenozin monofosfat (cAMP) gibi hücre sinyal molekülünün oluşumu için MgATP gereklidir. cAMP paratiroit bezinden paratiroit hormonu (PTH) salgılanması gibi olaylarda yer almaktadır. Hücre göçü: Hücre sıvısında yer alan magnezyum ve kalsiyum seviyesi çeşitli hücrelerin göçünü etkilemektedir. Hücre göçündeki bu etkiler yaraların iyileşmesinde önemli bir yere sahiptir Magnezyum(Mg)

Eser Elementler Bu elementlerin vücutta son derece düşük miktarlarda bulunmalarına karşın(1 gr daha az), organizma için son derece önemli işlevleri vardır. Bunların çoğu enzimlerin ko faktör kısmını oluşturur. Enzimler tekrar tekrar kullanılabileceğinden bu elementlerin hücrelerde çok düşük derişimlerde olmalarına karşın etkinlikleri devam eder. Eser elementlerin başlıca görevleri: Metabolik olayları etkilerler. Ozmotik basıncın düzenlenmesinde rol oynarlar. Suyun vücut sıvı bölüklerine dağılımında etkili olurlar. Asit-baz dengesinin düzenlenmesinde etkindirler. Kalp ve kas işlevlerinin düzenlenmesinde rol oynarlar. Oksidoredüksiyon olaylarının düzenlenmesine katkıda bulunurlar. Katalizde kofaktör görevi üstlenirler.

Eser Elementler ve enzimler

Demir(Fe) Demir insan organizmasında özellikle alyuvarların yapısında bulunan, hemoglobinin fonksiyonel bir parçası olması yönünden önemlidir. Bunun dışında demir, kasların myoglobininde, sitokrom, peroksidaz ve katalaz(anti oksidan sistemlerde) sistemlerinde yer alan yaşamsal önemde bir mineraldir

Hemoglobin

PigmentRenkElementKonumHayvan100 ml kanda O2 ml miktarı HemoglobinKırmızıDemirAlyuvarlarMemeli25 Kuşlar18,5 Sürüngenler9 Kurbağa12 Balık9 PlazmaHalkalı solcan1,5 Yumşakça2-8 HemosiyaninMaviBakırPlazmaYumşakça2-8 KlorokruorinYeşilDemirPlazmaHalkalı solcan9 HemoeritrinKırmızıDemirKan hücreleriHalkalı solcan2 Solunum Pigmentleri

Manganez(Mn) Bu element çeşitli enzimlerin görevlerini yapabilmeleri için vücutta gereklidir. Manganez Hücrede enerjinin üretildiği mitokondria bölgesinde yüksek derişimlerde bulunur. Manganezden mahrum bir organizmada mitokondria yapısında anormallikler kendini gösterir. Manganez aynı zamanda normal tiroid çalışmasının sağlanmasında ve kıkırdak ile kemik gelişiminde de önem taşır. Bu elementin bir başka işlevi de, beyin ve sinir sisteminin normal çalışmasının sağlanmasında kendini gösterir.

Kobalt(Co) Kobalt ta vücudumuzda yer alan eser elementlerden biridir. Bu element kandaki eritrositlerin oluşumunda gerekli B12 vitaminin bir parçasını oluşturur. Bu nedenle vücuttaki kobalt eksikliği, eritrosit oluşumunu engellediğinden, "pernisyöz anemi" adı verilen ağır bir kansızlık durumu oluşur. Çeşitli nedenlerle kandaki alyuvar sayısının azalmasına anemi denir.

Kobalt(Co) B12 vitamini C H N 14 O PCo

Bakır(Cu) Önemli birçok enzimin bileşimine girer. Bu sayede kanın, damarların, kirişlerin ve kemiklerin yapımında görev alır. Bakırdan yoksun bir beslenme, zayıflık ve kan damarları ile kemiklerde narinliğe yol açar.

Sitokrom C bulunan Cu atomu

Çinko(Zn) Çinko, birçok enzim yapısına girer örneğin sindirim sisteminde pankreastan salgılana bir ekzopeptidaz olan Karboksi peptidaz(A ve B) çinko taşır. Özelikle eritrosit ve böbrek tüpülerinde bol bulunan karbonik anhidraz enzimi ve alkol detokiskasyonda görev alan alkolik dehidrogenaz çinko taşır. Sperm üretimi için çinko gereklidir. İnsülin çinkoya bağlı olarak bulunur.

Molibden(Mo) Molibden hücre içi enerji aktarım reaksiyonlarına katılır ve çeşitli bağırsak enzimlerinin işlevlerini sürdürebilmelerine yardımcı olur. Öte yandan vücutta bakır emiliminin düzeyini denetleyen unsurlardan biridir. Molibdenin toksik etkisi özellikle bakır düzeyi ile ilgidir

Kofaktör Molybdopterin molekülü

Krom(Cr) Krom elementinin pankreasın salgıladığı insülin bileşiğinin etkisini artırdığı anlaşılmıştır. Bilindiği gibi kandaki şeker düzeyi dokuların, özellikle de beynin işlevleri üzerinde yaşamsal öneme sahiptir. Şeker miktarının ayarlanmasında yardımcı birçok faktörden biri de insülindir. Böylece krom vücuttaki şeker düzeyinin normalde tutulmasına yardımcı olmaktadır.

Flor(F) Kemik ve diş yapısında yer alan flor elementi eksikliği veya fazlalığı vücutta zararlı sonuçlar doğuran eser elementlerden biridir. Yapılan araşıtrmalar bir yörede tüketilen içme suyu kaynağının 0,5 ppm (0,5 mg/litre) ve daha düşük düzeylerde florür iyonu, (F - ) içermesi halinde fazla miktarda diş çürüklerine rastlandığını, 10–20 ppm değerlerindeki florür miktarının ise dişlerde beneklenmelere ve florosis'e neden olduğunu ortaya çıkarmıştır.

Selenyum(Se) Selenyumun temel biyokimyasal fonksiyonu hidrojen peroksidin (H 2 O 2 ) redüksiyonunda görevli olan glutatyon peroksidazın (GSH-Px) (EC ) esansiyel bir parçası olmasıdır. Çok sayıda organik peroksidin de (R-OOH) redüksiyonunu katalizleyen GSH-Px metabolizmada önemli bir fonksiyona sahiptir. Bu eser element çok düşük miktarlarda çok yararlı bir madde iken, epeyce yüksek miktarlarda olduğunda çok zehirlidir.

İyot(I) Yaşam için oldukça önemli bir ametal eser element te iyottur. İyot metabolizma hızını ayarlayan troit hormonlarının yapılması için gerekli bir elementir. Vücuttaki iyodun %70–80 kadarı boyundaki tiroid bezlerinde bulunmaktadır. Bu bezin salgıladığı tiroksin hormonu metabolizmayı düzenleyerek normal gelişmeyi sağlar ve iyot elementi bu hormonun bir parçasıdır.

Trioit hormonları