A szervetlen ásványi anyagok kelát formái nagyon hasonlítanak a biológiailag aktív anyagokhoz. Ezt az ingatlant a mezőgazdaságban műtrágyák és háziállatok számára értékes táplálék-kiegészítők előállítására használják. Az orvostudományban az ilyen vegyületeket antidotumként és étrend-kiegészítőként használják.
Mit jelent a „kelátos forma”?
A kelátok olyan komplexek, amelyek a pozitív töltésű fémionok (a komplexképző központi atomja) és a különböző típusú biomolekulákkal kémiai vegyületeket alkotó ligandumokkal való kölcsönhatás eredményeként jönnek létre. Egyszerűen fogalmazva, a kelátok egy ásványi és egy összetett szerves vegyület kombinációja. A ligandumok közé tartoznak az aminosavak, peptidek, fehérjék, purinok, porfirinek, makrolidok, valamint ezek szintetikus analógjai (koronaéterek, kriptandok).
A kelátképző ligandumoknak 2-nél több funkciós csoportot kell tartalmazniuk, amelyek képesek kovalens kötéseket és gyűrűs szerkezetet létrehozni a fémmel. A "kelát" szó a latin chela ("karom") szóból származik. Külsőleg ezeknek a kémiai vegyületeknek az alakja hasonlít egy ásványt tartó rák karmaihoz.
A természetben a legfényesebbAz ilyen típusú porfirin alapú vegyületek képviselői a humán hemoglobin, ahol a Fe (vas-kelát) és a klorofill (magnézium-kelát) a komplexképző ágens központjaként működik. A modern biokémiai technológiák lehetővé teszik az ilyen anyagok különféle formáinak előállítását.
Példák
A kelátformáknak 3 csoportja van (a ligandum és a fémion töltésének arányától függően).
- Kationos. A leggyakoribb képviselők a poliaminok fémionokkal alkotott vegyületei. A ligandáló szer ebben az esetben semleges, így a vegyület teljes töltését a központi ion határozza meg.
- Anionos. A tipikus anionos kelátok az etilén-diamino-tetraecetsav (EDTA) alapú komplexek.
- Semleges (komplexen belüli vegyületek). A központi pozitív töltést egyenlő számú negatív töltésű ligandum hozzáadásával semlegesítik, így "belső só" jön létre.
Sok fém stabil kelátokat képez, amelyek képesek makromolekuláris anyagokká egyesülni. Ezt a hatást a dielektrikumok, magas hőmérsékletű szupravezetők és bevonatok előállításához használt többkomponensű, nagy diszperzitású oxid anyagok szintézisére alkalmazzák.
Biológiai tulajdonságok
A keláttartalmú ásványok olyan anyagok, amelyek számos értékes tulajdonsággal rendelkeznek, például:
- Magas ellenállás a környezet különféle savasságaival és a mikroorganizmusok hatása alatt.
- Jó adszorpció és vízben való oldhatóság.
- A fémek biológiai aktivitása, szokatlan számukra szabad állapotban.
- Kisebb toxicitás a vegyületek más formáihoz képest.
- Magas biohasznosulás, azaz jó emészthetőség növények és állatok számára egyaránt.
- Nincs oldhatatlan üledék.
Az ásványi anyagok többnyire a vékonybélben szívódnak fel, és a stabilabb kelátforma megvédi őket attól, hogy a gyomorban lévő sósav elpusztítsa őket. Ezt az ingatlant az orvostudományban és az állattenyésztésben használják a mikroelem-hiányok kompenzálására.
Gyártás
A vegyületek kelát formáit kelátképzéssel (vagy kelátképzéssel) állítják elő. Ezt a kifejezést a kémiai tudomány általában nem ismeri el. A legegyszerűbb módszer a fémsók oldatának összekeverése kelátképző szerekkel. Utóbbiként szerves anyagok, például:
- nitrilo-triecetsav, etilén-diamin-tetraecetsav és etilénglikol-tetraecetsav;
- trisz(karboximetil)etilén-diamin;
- hidroxi-etilidén-difoszfonsav;
- lizin;
- metionin és mások.
Az aminosavakat és a kisméretű peptideket enzimek hatására laboratóriumban állítják elő. A kelátképző folyamat végrehajtásakor a következő paramétereket veszik figyelembe:
- környezet savassága (ha szükséges, adjunk hozzá lúgot);
- hőmérséklet;
- anyagarány;
- aminosavoldékonyság.
A kicsapódott kelátkomplexet desztillált vízzel mossuk, majd szárítjuk.
Agronómiai alkalmazások
A keláttartalmú műtrágyák a következő előnyökkel rendelkeznek:
- Szoros rokonság a biológiai struktúrákkal, aminek köszönhetően az anyagok könnyen behatolnak a növényi sejtmembránokba.
- Jobb oldhatóság.
- Kisebb kelátképző műtrágyák fogyasztása a hagyományos sókhoz képest.
- Gyökér- és levéltáplálási lehetőség.
- Növelje a magok csírázását.
- Alacsony fitotoxicitás.
- Stabilitás a talaj savasságának különböző szintjein.
- Jó kompatibilitás más vegyszerekkel, növényvédő szerekkel.
A kelátozott vas a legnagyobb jelentőségű, mivel ez az elem nagyobb mennyiségben található meg a növényi szövetekben, mint más fémek. Hiánya számos betegség kialakulásához vezet, beleértve a klorózist is. Más kelátokat is használnak - réz, cink, bór, amelyek serkentik a növények növekedését és a petefészkek képződését. A tenyészidőszak korai szakaszában célszerű kelát kalciummal táplálni, ami elősegíti a gyökérrendszer fejlődését.
Állatok felhasználása
A mikroelemek kelát formáit minden haszonállat és madár táplálékának dúsítására használják. Ezek az anyagok kis koncentrációban a szervetlen ásványi anyagok akár 40%-át is helyettesíthetik, és a következő hatást fejtik ki:
- erősíti az immunrendszerterő betegség, nőstény terhesség vagy kedvezőtlen körülmények között;
- reproduktív funkció javítása;
- a szomatikus sejtek számának csökkenése a tejben, ami javítja annak minőségét (hőstabilitás és egyéb technológiai tulajdonságok);
- fiatal állatok növekedésének felgyorsítása.
A kelátos vas a szulfátjával ellentétben könnyen átjut a placenta gáton. Tanulmányok kimutatták, hogy ennek a vitaminnak a kocák étrendjéhez való hozzáadása elősegíti a nagy súlyú malacok későbbi születését, és megakadályozza a vashiány kialakulását.
A magnézium-kelát használatának eredményeként javul az állati tetemek minősége, csökken a testzsír. A réz- és mangánvegyületek segítenek megelőzni a csontok chondromatosisát és a baromfi szív- és érrendszeri betegségeit.
Drogok
Az orvostudományban a vegyületek kelát formáit a következő célokra használják:
- Akut és krónikus nehézfém- és más mérgezés elleni szerek ("Unithiol", "Tetacin-calcium"). Bevételükkor a káros anyagok zárt kelát típusú komplexekké kötődnek.
- Antineoplasztikus gyógyszerek ("ciszplatin" és mások). A gyógyszerek behatolnak az érintett sejtek magjaiba, stabil kapcsolatot létesítenek a DNS-sel, ami megakadályozza az önreprodukciójukat.
- Vitaminkészítmények (leggyakrabban kelát kalcium és vas).
A szabad fémionokkal ellentétben ezek az anyagok nem képződnekvegyületek más kémiai elemekkel a gyomorban és a belekben, így azok jobban felszívódnak az emberi szervezetben. E tekintetben a kelátokra alapozva lehetőség nyílik új generációs gyógyszerek és étrend-kiegészítők létrehozására.
