סיליקון: הגדרה, סינתזה, קליטה, הובלה והפצה

סיליקון הוא יסוד כימי עם הסמל Si. בטבלה המחזורית יש לו מספר אטומי 14 והוא נמצא בתקופה השלישית ובקבוצה העיקרית הרביעית ו פַּחמָן קבוצה, בהתאמה ("tetrels"). מאז סיליקון בעל תכונות הן של מתכות והן של מוליכים שאינם מוליכים, הוא אחד מתווי-המחצה או המוליכים למחצה האופייניים (מוליכים למחצה אלמנטריים). התנאי סיליקון נגזר מהמילה הלטינית "סילקס" (אבן קשה, חלוק נחל, צור). כאחד הסלעים החשובים ביותר מינרלים, הסיליקון הוא היסוד השני בשכיחותו בקרום כדור הארץ לאחר מכן חמצן (סמל אלמנט: O) עם 27.6%. שם, בגלל הזיקה הגבוהה שלו ל חמצן, זה קורה בעיקר בצורה של סיליקט (SiO4, מלחים ואסתרים של חומצה אורתו-סיליקית (Si (OH) 4) והמעבים שלה) וסיליקה, שבעצם מורכבת מחומצה סיליקאית דו תחמוצת הסיליקון (SiO2) ומקורו ברדיולוגים (רדיולריאנים, אורגניזמים חד תאיים עם שלד אנד של אופל (SiO2)) ודיאטומים (דיאטומים עם קליפת תא של SiO2) שהופקדו בשכבות. בכל התרכובות המופיעות בטבע, סיליקון יוצר באופן בלעדי קשרים בודדים - קשרים בודדים של Si-O - בהם הוא מופיע בעיקר כשותף אלקטרופוזיטיווי רב-ערכי - אטום סיליקון מתואם פי ארבעה. זה מאפשר סיליקון בנוי טטראדרי (SiO44-) ליצור תרכובות גדולות יותר (רשתות תלת מימד), רצוי של הרכב SiO2. בנוסף, קיימות תרכובות שבהן יש לסיליקון פי חמישה או שישה תאום. תרכובות המיוצרות באופן סינטטי של סיליקון דו-ערכי (סילילנים) אינן יציבות ברובן, כאשר רק סיליקון חד-חמצני (SiO) חשוב, במיוחד בתעשייה האופטית. בעוד שמודלים של בעלי חיים מדברים על חיוניות של סיליקון, זה עדיין לא הוכח עבור האורגניזם האנושי. מסיבה זו, סיליקון הוא אחד היסודות האולטרא-מרציים (יסודות שחיוניותם אושרה בניסויים בבעלי חיים ושבגינם נמצאו תסמיני מחסור בתנאים קיצוניים מבלי שידוע על תפקידם הספציפי). סיליקון זמין לבני אדם הן בתכולתו הטבעית במזון - בצורה חופשית כחומצה מונוסילית (חומצה אורתוסילית, Si (OH) 4) או סיליקט (SiO4) וקשור כחומר אתר or אסתר נגזרת - ובאמצעותה כתוסף מזון - סיליקטים (SiO4) כחומרים נגד דליפה ומניעת קצף. מזון צמחי, במיוחד דגנים המכילים סיבים כגון שעורה ו שיבולת שועל, וירקות שורש, הם בדרך כלל עשירים יותר בסיליקון מאשר במזון מן החי, אך ככל הנראה הם פחות זמינים ביולוגית עקב צורת המליטה הפולימרית בעיקר של סיליקטים (מקרומולקולות המורכבות ממספר יחידות SiO4). משקאות, כמו בירה, מכילים גם רמות גבוהות של סיליקון, שהוא גם בצורה הניתנת לשימוש.

קליטה

סיליקון יכול להיכנס לגוף גם באמצעות מזון על ידי קליטה (ספיגה) במערכת העיכול (GI) ובאוויר הנשימה על ידי ספיגה (ספיגה) במערכת העיכול כבד ריאתי (alveoli שם החלפת גז בין דם ואוויר מכתשי מתרחש במהלך הנשימה). סיליקון מאוגד אורגני או סיליקט פולימרי (מקרומולקולה המורכבת ממספר יחידות SiO4) המסופקים דרך דיאטה תחילה יש לבקע ב מערכת עיכול על ידי הידרוליטי אנזימים של הלבלב ו / או קרום המברשת של האנטרוציטים (תאי המעי הדק אפיתל) כדי להיקלט ב מעי דק כסיליקט מונומרי (SiO44-). פְּנִימִי קליטה של חומצה מונוסילית או סיליקט מונומרי המסופק על ידי דיאטה מתרחש ישירות ללא הידרוליזה אנזימטית קודמת (מחשוף על ידי תגובה עם מַיִם). המנגנון בו נספג הסיליקון לאנטרוציטים (תאי המעי הדק אפיתל) ובהמשך לזרם הדם אינו ברור. דיאטומים, שמעטפת התא שלהם מורכבת ברובה מ דו תחמוצת הסיליקון (SiO2), הם חדירים למערכת העיכול האנושית ועוברים דרך המעי השלם רירית ולימפה תפוצה. כמו כן, הם יכולים להיכנס לגוף דרך קליטה ב כבד ריאתיבנשים בהריון, חלקיקי דיאטום יכולים לחצות את מחסום השליה ולהצטבר ברקמות של תינוקות ותינוקות פגים, בהתאמה. קצב הספיגה של הסיליקון תלוי בסוג הכריכה שלו, ה- סיבים תזונתיים תוכן, גיל ביולוגי, מין ומצב תפקודי של בלוטות אקסוקריניות כגון הלבלב (לבלב → ייצור עיכול אנזימים שמופרשים אל תוך מעי דק). מכיוון שהסיליקון הנבלע במזון הוא בעיקר ממקור צמחי וכך מתרחש בצורה של פולימרים (מקרומולקולות המורכבות מכמה יחידות זהות - במקרה זה SiO4) או קשורות לאורגניות מולקולות הדורשים מחשוף הידרוליטי לפני הספיגה, קצב הספיגה של הסיליקון מהמזון נמוך מאוד והוא כ -4% בלבד. הגבוה סיבים תזונתיים תכולת המזונות העשירים בסיליקון תורמת לנמוכה זמינות ביולוגית, מכיוון שתאית והמיסלולוזה מדגנים, למשל, נקשרת סיליקון וכך מסלקת אותה מהספיגה. רוב הסיליקון המסופק על ידי דיאטה לפיכך אינו נספג בגוף, אלא משאיר אותו לא נספג דרך הצואה (הצואה). בהשוואה לסיליקה פולימרית מתוצרת צמחית, סיליקה מונומרית הניתנת דרך הפה (Si (OH) 4) נספגת באופן ישיר ומהיר בשל העובדה שאין צורך בהידרוליזה אנזימטית וכי אין אינטראקציה (אינטראקציה) עם מרכיבי המזון, וכתוצאה מכך יש גבוה יותר זמינות ביולוגית. אקסוקרינית אי ספיקה בלבלב (מחלת הלבלב), אשר קשורה בייצור עיכול לא מספיק אנזימים, מאי עוֹפֶרֶת לירידה בספיגת הסיליקון בגלל ירידה במחשוף אנזימטי של סיליקון פולימרי ואוכל המזון בלומן המעי.

הובלה והפצה בגוף

חומצה מונוסיליקית נספגת וסיליקטים מונומריים, בהתאמה, מופצים לרקמות המתאימות דרך זרם הדם. האורגניזם האנושי מכיל כ 1-1.5 גרם סיליקון (~ 20 מ"ג / ק"ג משקל גוף), המצטבר (מצטבר) במיוחד ברקמות החיבור וכך ניתן למצוא ב דם כלי, כגון אבי העורקים (ראשי עורק), קנה הנשימה (קנה הנשימה), גידים, עצמות, ו עור. תכולת הסיליקון הגבוהה ביותר נמצאת ב עצמות (עד 100 מ"ג לק"ג) בשל משקלם הגבוה. בנוסף, סיליקון יכול להצטבר גם בריאות לִימפָה צמתים (450 מ"ג / ק"ג). הסיליקון הגבוה ריכוז of רקמת חיבורמבנים דמויי ביסוד המופע של יסוד העקבות כמרכיב אינטגרלי של גליקוזאמינוגליקנים (חומצי פוליסכרידים בנוי באופן ליניארי מיחידות דו-סוכריות חוזרות) ופרוטאוגליקנים (גליקופרוטאינים גליקוזיליים מאוד המורכבים מחלבון ואחד או יותר גליקוזאמינוגליקנים קשורים קוולנטית), בהתאמה. ב דם סרום, סיליקון נמצא בעיקר בצורה של סיליקה מונומרית לא-מנותקת (Si (OH) 4) בריכוזים של 190-470 מיקרוגרם / ליטר. סרום סיליקון ריכוז אינו מושפע מגיל ביולוגי או מגדר. מספר מחקרים מצביעים על כך שעם העלייה בגיל תכולת הסיליקון ברקמות, במיוחד ב עור, אבי העורקים ו עצמות, דלדול. לא ניתן לייחס את דלדול הסיליקון בעצמות למחסור בסיליקון, אלא להפחתת תכולת האפר (תכולת מינרלים, שבר אורגני של העצם) - סידן, זרחן, מגנזיום, אבץ, מנגן. מחלות, כגון אוסטאופורוזיס (אובדן עצם, ירידה ב צפיפות עצם בשל השפלה מהירה מדי של חומר ומבנה העצם עם רגישות מוגברת ל שֶׁבֶר) וטרשת עורקים (טרשת עורקים, התקשות העורקים עקב מרבצי שומנים בדם, רקמת חיבורוכו 'בקירות ה כלי), להאיץ את הפחתת הרקמה ריכוז של סיליקון.

הַפרָשָׁה

הפרשת סיליקון נספג מתרחשת בעיקר דרך כליה בצורה של מגנזיום אורתוסיליקט. מבוגרים מפרישים בממוצע כ- 9 מ"ג סיליקון ליום בשתן. אצל נשים מיניקות ניתן לצפות לאובדן סיליקון נוסף של 350-700 מיקרוגרם / ליטר באמצעות חלב אם. הומאוסטאזיס סיליקון (תחזוקה של א לאזן) מווסת בעיקר על ידי כליות (כליההפרשה קשורה) שרמתה תלויה בכמות הנספגת במעי. כאשר ספיגת הסיליקון במעי נמוכה, למשל על ידי עלייה מוגברת סיבים תזונתיים צריכת, יש ירידה בהפרשת הכליה (הפרשה), ואילו כאשר ספיגת הסיליקון במעי מוגברת, למשל על ידי מנהל של סיליקה מונומרית, חיסול דרך השתן מוגברת.