Кальцій - біологія

Кальцій (технічна мова) або кальцію є хімічним елементом із символом елемента Ca та атомним номером 20. У таблиці Менделєєва він входить до другої основної групи і, отже, є одним із лужноземельних металів.

Елементарний кальцій - це блискучий, сріблясто-білий метал. У зовнішньому середовищі кальцій зустрічається лише у зв’язаному вигляді як компонент мінералів. До цих мінералів належать B. Вапняк (його ще називають кальцитом, кальцитом або мармуром), крейда та гіпс. Кальцій також є важливою частиною кісток.

історія

Назва "кальцій" походить від латинської calx від. Так римляни називали вапняк, крейду та розчин, виготовлений з них.

Вперше елементарний кальцій був отриманий Хамфрі Деві в 1808 р. Шляхом випаровування ртуті з електролітично отриманої амальгами кальцію.

Виникнення

Кальцій - п’ятий за кількістю елементів у земній корі. Через свою хімічну реакційну здатність він зустрічається лише в природі у хімічно зв’язаному вигляді. Виняток становить, мабуть, різновид флюориту («смердючий шпат»), у кристалічній решітці якого колоїдний кальцій, ймовірно, утворився внаслідок природного радіоактивного випромінювання. [12] Мінерали, що містять кальцій, такі як кальцит і гіпс, доступні у великих кількостях (наприклад, в Альпах є поїзди вапняку, що супроводжують гори - Північні Вапнякові Альпи та Південні Вапнякові Альпи).

Як важливий компонент живої речовини, він бере участь у будові листя, кісток, зубів і оболонок. Крім K +, Na +, Ca 2+ відіграє важливу роль у передачі подразників у нервових клітинах. Іони кальцію також відіграють важливу роль у передачі сигналу в інших клітинах.

характеристики

Кальцій м’якший за свинець, але його не можна різати ножем. Він швидко запускається в повітрі. Він бурхливо реагує з водою, утворюючи гідроксид кальцію та водень. У повітрі він згоряє, утворюючи оксид кальцію і - незначною мірою - нітрид кальцію. Дрібно розподілений кальцій самозаймається.

Кальцій належить до лужноземельних металів і майже міститься лише в хімічних сполуках з окислювальним числом +2. Однак в університеті Фрідріха Шиллера в Єні вперше був розроблений стабільний комплекс кальцію (I), хоча і надзвичайно чутливий до води та повітря. (зворотний сендвіч) синтезований [8], в якому кальцій присутній у стадії окислення +1, що раніше невідомо у стабільних сполуках. [9] .

Виробництво

Метал отримують у вакуумі шляхом відновлення швидкого вапна (оксиду кальцію) алюмінієвим порошком при 1200 ° C (процес Піджона). Хоча алюміній має нижчу реакційну здатність і ентальпію, ніж кальцій, так що рівновага реакції

насправді майже повністю знаходиться в лівій частині цього рівняння, але цей виробничий процес все ще працює, оскільки кальцій, який утворюється, постійно випаровується при цій температурі і, таким чином, зникає зі своєї рівноваги. Очищення відбувається шляхом перегонки кальцію.

використання

Металевий кальцій служить відновником у металургії для виробництва таких металів, як торій, ванадій, цирконій, ітрій та інші рідкісноземельні метали, відновником у виробництві сталі та алюмінію, як добавка до сплаву в сплавах алюмінію, берилію, міді, свинцю та магнію . Вихідний матеріал для виробництва гідриду кальцію.

Технічне використання кальцію відбувається переважно у зв’язаному вигляді.

вапняк є однією з найважливіших сировинних матеріалів у сучасній галузі:

• Шлаковий агент у виробництві сталі. Витрата становить 0,5 тонни вапняку на тонну сталі
• Вихідний матеріал для виробництва швидкого вапна
• Крейда як наповнювач для пластмас, наприклад ПВХ. Метою є підвищення жорсткості та ударної міцності, а також зменшення усадки. Також значно підвищена теплопровідність дозволяє збільшити робочі цикли під час екструзії.
• Дрібнозернистий карбонат кальцію використовується як наповнювач високоякісного паперу без деревини

Сульфат кальцію (Гіпс) використовується як будівельний матеріал.

Карбід кальцію служить вихідним матеріалом для хімічних синтезів і для виробництва добрива ціанаміду кальцію, а раніше для синтезу ацетилену (етину), тому карбід кальцію правильніше називати ацетилідом кальцію.

Хлорид кальцію служить агентом танення та сушіння, а також прискорювачем схоплювання бетону.

доказ

На додаток до оранжево-червоного кольору полум’я кальцію, катіони кальцію, стронцію та барію можна виявити за допомогою сірчаної кислоти або розчину сульфату амонію. Ця реакція виявлення утворює білі кислотонерозчинні осади. З аніонами карбонату, оксалату та дихромату також можуть утворюватися осади різного ступеня розчинності. Їх більш детальне обстеження дозволяє розрізнити катіони лужноземельних металів (див. Розділ катіонів та групу карбонату амонію).

У звичайному аналізі (клінічна хімія, хімія навколишнього середовища, хімія води) кальцій визначається кількісно до рівня сліду за допомогою полум'яної фотометрії. Межа кількісного визначення становить 100 мкг/л. [13] У більш високих концентраціях також можливе титрування ЕДТА проти еріохром-чорного Т. Для гравіметричного визначення кальцію його осаджують оксалатом і відпалюють при 600 ° C, отримуючи зважувальну форму карбонату кальцію.

Преаналітики

Концентрацію кальцію визначають при звичайній лабораторній діагностиці в крові та сечі. Також часто називають концентрацію кальцію в крові Кальцій у сироватці крові або Кальцій у плазмі призначений. Кальцій є важливим параметром у діагностиці кісткового та кальцієвого обміну. Як зразок крові можна використовувати як сироватку, так і гепаринізовану плазму. У випадку плазми слід зазначити, що антикоагулянти, що зв’язують кальцій (такі як цитрат або ЕДТА), не використовуються. [14] [15] Якщо вена заблокована занадто довго, перш ніж брати пробу крові, це може призвести до неправильно підвищених значень.

Аналітика

50% кальцію присутній у крові у вигляді іонів Са ++, 35% зв’язано з білками (альбумін, глобуліни) і 15% - з комплексами (бікарбонат, лактат, цитрат, фосфат). Сироваткове значення кальцію рухається у вузьких межах до нормального Загальний кальцій від 2,2-2,6 ммоль/л (9-10,5 мг/дл) і норма іонізований кальцій від 1,1-1,4 ммоль/л (4,5-5,6 мг/дл). Біологічна дія кальцію визначається наявністю вільних іонів кальцію, тому вирішальним фактором є іонізований кальцій. [16]

Загальна концентрація кальцію (загального кальцію) в крові залежить від концентрації альбуміну і повинна бути відповідно скорегована. Як варіант, концентрація іонізованого кальцію вимірюється безпосередньо. [14] Загальний вміст кальцію в сироватці визначається за допомогою абсорбційної спектрометрії або атомно-емісійної спектрометрії полум’я. [17] Використовуються фізичні властивості кальцію.

Іонізований кальцій визначають за допомогою іонселективних електродів. [17]

інтерпретація

Концентрація кальцію в організмі надзвичайно жорстко контролюється. Підвищена концентрація кальцію називається гіперкальціємією, знижена концентрація кальцію - гіпокальціємією. Там можна знайти конкретні причини та симптоми.

Діапазон вимірюваних значень [15]

Загальний кальцій	8,4-10,5 мг/дл	2,2-2,6 ммоль/л
Іонізований кальцій	4,6-5,4 мг/дл	1,15-1,35 ммоль/л

Точні значення залежать від методу вимірювання, саме тому референтне значення, яке дається лабораторією, є визначальним. У дітей ці показники трохи вищі, ніж у дорослих.

Функції в організмі людини

Збільшення споживання кальцію приблизно 1 г/день допомагає запобігти остеопорозу (основна терапія DVO).

Кальцій є важливим параметром у діагностиці кісткового та кальцієвого обміну (див. Також кальцій (лабораторна медицина)). Підвищений рівень кальцію в крові називається гіперкальціємією, а занадто низький рівень кальцію відомий як гіпокальціємія.

Щоденна потреба

Базові значення DGE, ÖGE, SGE

Довідкові значення D-A-CH Німецького товариства з харчування, Австрійського товариства з харчування та Швейцарського товариства з харчування (2012);
максимально допустимі рівні споживання були опубліковані Європейським органом з безпеки харчових продуктів (EFSA) у 2006 році: [19] [20]

1 Розраховано для підлітків та дорослих з переважно сидячою роботою (рівень фізичної активності 1,4)
2 Це приблизна оцінка

Тести з питань харчування та харчування (США)

Рекомендації Американської ради з питань харчування та харчування (FNB) при Інституті медицини національних академій (листопад 2010 р.): [21]

Орієнтовна вікова потреба
(мг/добу) Рекомендований прийом
(мг/добу) терпимо
Максимальне споживання
(UL) (мг/день)

Немовлята 0–6 місяців	н/д	200 мг	1000 мг
Немовля 6-12 місяців	н/д	260 мг	1500 мг
1-3 роки	500 мг	700 мг	2500 мг
4-8 років	800 мг	1000 мг	2500 мг
9–13 років	1110 мг	1300 мг	3000 мг
14-18 років	1110 мг	1300 мг	3000 мг
19-30 років	800 мг	1000 мг	2500 мг
30–50 років	800 мг	1000 мг	2500 мг
50–70 років чоловіки	800 мг	1000 мг	2000 мг
50–70 років жінки	1000 мг	1200 мг	2000 мг
старше 70 років	1000 мг	1200 мг	2000 мг
14-18 років вагітна/годування груддю	1100 мг	1300 мг	3000 мг
19–50 років вагітна/годування груддю	800 мг	1000 мг	2500 мг

допуск

Не весь кальцій, що потрапляє з їжею, всмоктується в шлунку. Люди поглинають близько 30% кальцію з їжею, але цей відсоток змінюється залежно від складу їжі. Інші фактори також впливають на засвоєння кальцію. Ефективність всмоктування зменшується зі збільшенням споживання кальцію. У зростаючих немовлят та дітей рівень резорбції становить до 60%, оскільки їм потрібно багато кальцію для формування кісток. Швидкість всмоктування падає до 15–20% у дорослих, при цьому потреба у жінок знову зростає під час вагітності. [22] [23] [24] [25]

Групи ризику недостатнього споживання кальцію - це молоді жінки, вагітні жінки, жінки, які годують груддю, та люди похилого віку. [25]

Достатня кількість вітаміну D3 є необхідною умовою для того, щоб організм міг засвоювати кальцій у більшій кількості. Одночасне надходження щавлевої кислоти та фітинової кислоти та їх солей (оксалатів, фітатів) зменшує всмоктування кальцію. Кальцій виводиться з сечею, завдяки чому велике споживання білків, кухонної солі, кави або алкоголю збільшує виведення кальцію. [25] [26] [27] [28]

Специфічний амінокислотний профіль - особливо сірковмісних амінокислот - визначає кальциуретик (сприяючи виведенню кальцію через нирки) харчових білків. Сульфати, які утворюються з таких амінокислот в обміні речовин, підвищують кислотність сечі, а це означає, що більша кількість кальцію виводиться із сечею. Сірковмісні амінокислоти містяться в продуктах харчування тваринного походження, а також у харчових культурах, таких як зерно. [26] [27] [29]

Джерела кальцію

Приблизний вміст кальцію в мг на 100 г їжі (їстівна порція):

• Насіння
  • Мак: 2500 мг
  • Кунжут: 800 мг
  • Мигдаль, фундук та амарант: від 200 до 250 мг
  • Бразильський горіх: 170 мг
  • Варена соя: 70 мг
  • Борошно вівсяне та насіння соняшнику: 50 мг
• Молочні продукти
  • сир
    • Твердий сир: від 1100 мг до 1300 мг
    • Нарізаний сир: від 500 мг до 1100 мг
    • М'який сир: від 300 мг до 500 мг
  • Молоко, йогурт та кефір: від 100 мг до 150 мг
  • Сироватка: від 70 мг до 100 мг
• овочі
  • Кропива: 360 мг
  • Капуста, петрушка: від 200 мг до 250 мг
  • Крес-салат, кульбаба та рукола: від 150 мг до 200 мг
  • Пекінська капуста, кріп, брокколі, хрін: від 100 мг до 150 мг
  • Селера: 80 мг
  • Буряк: 20 мг
• фрукти
  • Сушений інжир: 250 мг
  • Банани: 8 мг
• Цільнозерновий хліб: 50 мг
• Мінеральна вода: від 2 мг до> 500 мг [30]

Ризики для здоров’я

На відміну від людей із здоровими нирками, хворий на діаліз не може виділити надлишок кальцію із сечею, і кістки зазвичай також не поглинають надходить кальцій. Існує ризик того, що кальцій осяде в судинах і м’яких тканинах. Карбонат кальцію, який використовується як фосфатне сполучна речовина, може сприяти кальцифікації серцево-судинної системи. Дослідження, проведене протягом двох років у 2004 році, показало стійку кореляцію між споживанням карбонату кальцію та прогресивним зміцненням артерій у хворих на гемодіалізі. [31]

---