არაორგანული მინერალების ქელირებული ფორმები ძალიან ჰგავს ბიოლოგიურად აქტიურ ნივთიერებებს. ეს ქონება სოფლის მეურნეობაში გამოიყენება სასუქებისა და შინაური ცხოველებისთვის ძვირფასი საკვები დანამატების წარმოებისთვის. მედიცინაში ასეთ ნაერთებს იყენებენ ანტიდოტებად და დიეტურ დანამატებად.
რას ნიშნავს "ქელატური ფორმა"?
ჩელატები არის კომპლექსი, რომელიც ჩნდება დადებითად დამუხტული ლითონის იონების (კომპლექსური აგენტის ცენტრალური ატომი) ურთიერთქმედების შედეგად ლიგანდებთან, რომლებიც ქმნიან ქიმიურ ნაერთებს სხვადასხვა ტიპის ბიომოლეკულებთან. მარტივად რომ ვთქვათ, ჩელატები არის მინერალისა და რთული ორგანული ნაერთის კომბინაცია. ლიგანდებში შედის ამინომჟავები, პეპტიდები, ცილები, პურინები, პორფირინები, მაკროლიდები, ისევე როგორც მათი სინთეზური ანალოგები (გვირგვინის ეთერები, კრიპტანდები).
შელატორ ლიგანდებს უნდა ჰქონდეთ 2-ზე მეტი ფუნქციური ჯგუფი, რომელსაც შეუძლია შექმნას კოვალენტური ბმები და რგოლის სტრუქტურა მეტალთან. სიტყვა "chelate" მომდინარეობს ლათინური chela-დან ("claw"). გარეგნულად, ამ ქიმიური ნაერთების ფორმა ჰგავს კრაბის კლანჭებს, რომელსაც მინერალი უჭირავს.
ბუნებაში ყველაზე ნათელიამ ტიპის პორფირინზე დაფუძნებული ნაერთების წარმომადგენლები არიან ადამიანის ჰემოგლობინი, სადაც Fe (რკინის ქელატი) და ქლოროფილი (მაგნიუმის ქელატი) მოქმედებს როგორც კომპლექსური აგენტის ცენტრი. თანამედროვე ბიოქიმიური ტექნოლოგიები შესაძლებელს ხდის ასეთი ნივთიერებების სხვადასხვა ფორმის მიღებას.
მაგალითები
არსებობს ქელატური ფორმების 3 ჯგუფი (დამოკიდებულია ლიგანდის მუხტისა და ლითონის იონის თანაფარდობაზე).
- კატიონური. ყველაზე გავრცელებული წარმომადგენლები არიან პოლიამინების ნაერთები ლითონის იონებით. ლიგანტური აგენტი ამ შემთხვევაში ნეიტრალურია, ამიტომ ნაერთის მთლიანი მუხტი განისაზღვრება ცენტრალური იონით.
- ანიონური. ტიპიური ანიონური ჩელატები არის კომპლექსები, რომლებიც დაფუძნებულია ეთილენდიამინოტეტრაძმარმჟავას (EDTA) საფუძველზე.
- ნეიტრალური (ინტრაკომპლექსური ნაერთები). ცენტრალური დადებითი მუხტი ანეიტრალებს უარყოფითად დამუხტული ლიგანდების თანაბარი რაოდენობის დამატებით, რითაც წარმოიქმნება "შიდა მარილი".
ბევრი ლითონი ქმნის სტაბილურ ქელატებს, რომლებსაც შეუძლიათ მაკრომოლეკულურ ნივთიერებებად გაერთიანება. ეს ეფექტი გამოიყენება მრავალკომპონენტიანი მაღალდისპერსიული ოქსიდის მასალების სინთეზზე, რომლებიც გამოიყენება დიელექტრიკების, მაღალტემპერატურული ზეგამტარების და საფარების წარმოებისთვის.
ბიოლოგიური თვისებები
ჩელირებული მინერალები არის ნივთიერებები, რომლებსაც აქვთ მთელი რიგი ღირებული მახასიათებლები, როგორიცაა:
- მაღალი წინააღმდეგობა გარემოს სხვადასხვა მჟავიანობის მიმართ და მიკროორგანიზმების გავლენის ქვეშ.
- კარგი ადსორბცია და წყალში ხსნადობა.
- მეტალების ბიოლოგიური აქტივობა, მათთვის უჩვეულო თავისუფალ მდგომარეობაში.
- ნაკლები ტოქსიკურობა ნაერთების სხვა ფორმებთან შედარებით.
- მაღალი ბიოშეღწევადობა, ანუ კარგი მონელება როგორც მცენარეებისთვის, ასევე ცხოველებისთვის.
- უხსნადი ნალექი არ არის.
მინერალები უმეტესად შეიწოვება წვრილ ნაწლავში და უფრო სტაბილური ქელატური ფორმა იცავს მათ კუჭში მარილმჟავას განადგურებისგან. ეს ქონება გამოიყენება მედიცინაში და მეცხოველეობაში მიკროელემენტების დეფიციტის კომპენსაციისთვის.
წარმოება
ნაერთების ქელატური ფორმები მიიღება ქელაციით (ან ქელაციით). ეს ტერმინი ზოგადად არ არის აღიარებული ქიმიურ მეცნიერებაში. უმარტივესი მეთოდია ლითონის მარილების ხსნარების შერევა ქელატაციურ აგენტებთან. როგორც ეს უკანასკნელი, ორგანული ნივთიერებები, როგორიცაა:
- ნიტრილოტრიძმარმჟავა, ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავა და ეთილენგლიკოლტეტრაძმარმჟავა;
- ტრის (კარბოქსიმეთილ) ეთილენდიამინი;
- ჰიდროქსიეთილიდენდიფოსფონის მჟავა;
- ლიზინი;
- მეთიონინი და სხვები.
ამინომჟავები და მცირე პეპტიდები მზადდება ლაბორატორიაში ფერმენტების გავლენით. ქელაციის პროცესის განხორციელებისას გათვალისწინებულია შემდეგი პარამეტრები:
- გარემოს მჟავიანობა (საჭიროების შემთხვევაში დაამატეთ ტუტე);
- ტემპერატურა;
- სუბსტანციის თანაფარდობა;
- ამინომჟავის ხსნადობა.
ნალექი ქელატის კომპლექსი გარეცხილია გამოხდილ წყალში და შემდეგ აშრობს.
აგრონომიული აპლიკაციები
შელატურ სასუქებს აქვთ შემდეგი უპირატესობები:
- მჭიდრო კავშირი ბიოლოგიურ სტრუქტურებთან, რის გამოც ნივთიერებები ადვილად აღწევს მცენარის უჯრედის გარსებში.
- გაუმჯობესებული ხსნადობა.
- ჩელატირებული სასუქების ნაკლები მოხმარება ჩვეულებრივ მარილებთან შედარებით.
- შესაძლებლობა როგორც ფესვის, ასევე ფოთლოვანი კვების.
- გაზარდეთ თესლის გაღივება.
- დაბალი ფიტოტოქსიურობა.
- სტაბილურობა ნიადაგის მჟავიანობის სხვადასხვა დონეზე.
- კარგი თავსებადობა სხვა ქიმიკატებთან, პესტიციდებთან.
ჩელირებული რკინა უდიდესი მნიშვნელობა აქვს, ვინაიდან ეს ელემენტი მცენარეთა ქსოვილებში უფრო დიდი რაოდენობითაა, ვიდრე სხვა ლითონები. მისი დეფიციტი იწვევს მრავალი დაავადების, მათ შორის ქლოროზის განვითარებას. ასევე გამოიყენება სხვა ჩელატები - სპილენძი, თუთია, ბორი, რომლებიც ასტიმულირებენ მცენარის ზრდას და საკვერცხეების წარმოქმნას. ვეგეტაციის საწყის ეტაპებზე მიზანშეწონილია იკვებოთ ქელატური კალციუმით, რომელიც ხელს უწყობს ფესვთა სისტემის განვითარებას.
ცხოველთა გამოყენება
მიკროელემენტების ქელირებული ფორმები გამოიყენება ყველა სახის ფერმის ცხოველებისა და ფრინველების კვების გასაძლიერებლად. ამ ნივთიერებებს მცირე კონცენტრაციებში შეუძლია შეცვალოს არაორგანული მინერალების 40%-მდე და ჰქონდეს შემდეგი ეფექტი:
- აძლიერებს იმუნიტეტსსიძლიერე ავადმყოფობის, ქალის ორსულობის ან არახელსაყრელ პირობებში;
- რეპროდუქციული ფუნქციის გაუმჯობესება;
- რძეში სომატური უჯრედების რაოდენობის შემცირება, რაც აუმჯობესებს მის ხარისხს (თერმული სტაბილურობა და სხვა ტექნოლოგიური თვისებები);
- ახალგაზრდა ცხოველების ზრდის დაჩქარება.
შელირებული რკინა, მისი სულფატისგან განსხვავებით, ადვილად გადალახავს პლაცენტურ ბარიერს. კვლევებმა აჩვენა, რომ ამ ვიტამინის დამატება ღორების რაციონში ხელს უწყობს დიდი წონის გოჭების მოგვიანებით დაბადებას და ხელს უშლის მათ რკინის დეფიციტის განვითარებას.
მაგნიუმის ჩელატის გამოყენების შედეგად ხდება ცხოველის ცხედრის ხარისხის გაუმჯობესება, სხეულის ცხიმის დაქვეითება. სპილენძი და მანგანუმის ნაერთები ხელს უწყობს ძვლის ქონდრომატოზის და გულ-სისხლძარღვთა დაავადებების თავიდან აცილებას ფრინველში.
ნარკოტიკები
მედიცინაში ნაერთების ქელატური ფორმები გამოიყენება შემდეგი მიზნებისთვის:
- ანტიდოტები მძიმე ლითონებით და სხვა შხამებით მწვავე და ქრონიკული მოწამვლისთვის ("უნითიოლი", "ტეტაცინი-კალციუმი"). მათი მიღებისას მავნე ნივთიერებები შეკრულია დახურული ქელატის ტიპის კომპლექსებში.
- ანტინეოპლასტიკური საშუალებები ("ცისპლატინი" და სხვა). წამლები აღწევენ დაზარალებული უჯრედების ბირთვებში, ქმნიან სტაბილურ კავშირს დნმ-თან, რაც ხელს უშლის მათ თვითრეპროდუცირებას.
- ვიტამინური პრეპარატები (ყველაზე ხშირად კალციუმი და რკინა).
განსხვავებით თავისუფალი ლითონის იონებისგან, ეს ნივთიერებები არ წარმოიქმნებანაერთები სხვა ქიმიურ ელემენტებთან კუჭსა და ნაწლავებში, ამიტომ ისინი უკეთესად შეიწოვება ადამიანის ორგანიზმში. ამასთან დაკავშირებით, ქელატებზე დაყრდნობით, შესაძლებელია ახალი თაობის მედიკამენტებისა და დიეტური დანამატების შექმნა.
