צורות של מינרלים אנאורגניים דומות מאוד לחומרים פעילים ביולוגית. נכס זה משמש בחקלאות לייצור דשנים ותוספי מזון יקרי ערך עבור חיות מחמד. ברפואה, תרכובות כאלה משמשות כתרופות נגד ותוספי תזונה.
מה המשמעות של "צורה קלתית"?
צ'לטים הם קומפלקס המופיע כתוצאה מאינטראקציה של יוני מתכת טעונים חיובית (האטום המרכזי של הגורם הקומפלקס) עם ליגנדים היוצרים תרכובות כימיות עם סוגים שונים של ביומולקולות. במילים פשוטות, צ'לטים הם שילוב של מינרל ותרכובת אורגנית מורכבת. הליגנדים כוללים חומצות אמינו, פפטידים, חלבונים, פורינים, פורפירינים, מקרולידים, כמו גם אנלוגים סינתטיים שלהם (אתרים כתרים, קריפטנדים).
ליגנים צ'ליטים חייבים להיות בעלי יותר מ-2 קבוצות פונקציונליות המסוגלות ליצור קשרים קוולנטיים ומבנה טבעת עם המתכת. המילה "כלאט" מקורה בלטינית צ'לה ("טופר"). כלפי חוץ, צורתן של תרכובות כימיות אלו דומה לציפורניים של סרטן המחזיק מינרל.
בטבע, הבהיר ביותרנציגים של סוג זה של תרכובות המבוססות על פורפירין הם המוגלובין אנושי, שבו Fe (כלאט ברזל) וכלורופיל (כלאט מגנזיום) משמשים כמרכז הגורם המורכב. טכנולוגיות ביוכימיות מודרניות מאפשרות להשיג צורות שונות של חומרים כאלה.
דוגמאות
ישנן 3 קבוצות של צורות קלאט (בהתאם ליחס המטען של הליגנד ויון המתכת).
- קטיוני. הנציגים הנפוצים ביותר הם תרכובות של פוליאמינים עם יוני מתכת. חומר הליגנדינג במקרה זה הוא ניטרלי, ולכן המטען הכולל של התרכובת נקבע על ידי היון המרכזי.
- אניוני. צ'לטים אניונים טיפוסיים הם קומפלקסים המבוססים על חומצה אתילן-דיאמינו-טטרה-אצטית (EDTA).
- ניטרלי (תרכובות תוך-מורכבות). המטען החיובי המרכזי מנוטרל על ידי הוספת מספר שווה של ליגנים בעלי מטען שלילי, וכך נוצר "מלח פנימי".
מתכות רבות יוצרות צ'לטים יציבים המסוגלים להתאחד לחומרים מקרו-מולקולריים. אפקט זה מיושם על סינתזה של חומרי תחמוצת מרובי רכיבים מפוזרים מאוד המשמשים לייצור דיאלקטריים, מוליכים בטמפרטורה גבוהה וציפויים.
מאפיינים ביולוגיים
מינרלים כלאיים הם חומרים בעלי מספר מאפיינים יקרי ערך, כגון:
- עמידות גבוהה לחומציות שונות של הסביבה ותחת השפעת מיקרואורגניזמים.
- ספיחה טובה ומסיסות במים.
- פעילות ביולוגית של מתכות, יוצאת דופן עבורן במדינה החופשית.
- פחות רעילות בהשוואה לצורות אחרות של תרכובות.
- זמינות ביולוגית גבוהה, כלומר עיכול טוב הן לצמחים והן לבעלי חיים.
- ללא משקעים בלתי מסיסים.
מינרלים נספגים בעיקר במעי הדק, וצורת הכלאט היציבה יותר מגנה עליהם מפני הרס על ידי חומצה הידרוכלורית בקיבה. מאפיין זה משמש ברפואה ובגידול בעלי חיים כדי לפצות על מחסור במיקרו-נוטריינטים.
Production
צורות קלאטיות של תרכובות מתקבלות באמצעות קלציה (או קלציה). מונח זה אינו מוכר בדרך כלל במדעי הכימיה. השיטה הפשוטה ביותר היא ערבוב תמיסות של מלחי מתכת עם חומרי קליטה. בתור האחרון, חומרים אורגניים כגון:
- nitrilotriacetic, ethylenediaminetetraacetic and ethylene glycoltetraacetic acid;
- tris (carboxymethyl) ethylenediamine;
- hydroxyethylidene diphosphonic acid;
- lysine;
- מתיונין ואחרים.
חומצות אמינו ופפטידים קטנים מוכנים בהשפעת אנזימים במעבדה. בעת יישום תהליך הקלציה, נלקחים בחשבון הפרמטרים הבאים:
- חומציות של הסביבה (במידת הצורך, הוסף אלקלי);
- temperatur;
- יחס חומרים;
- מסיסות חומצות אמינו.
קומפלקס הצ'לט המשקע נשטף במים מזוקקים ולאחר מכן מיובש.
יישומים אגרונומיים
לדשנים משולבים יש את היתרונות הבאים:
- זיקה קרובה למבנים ביולוגיים, שבגללה חומרים חודרים בקלות את ממברנות תאי הצמח.
- מסיסות משופרת.
- צריכה מופחתת של דשנים קלים בהשוואה למלחים קונבנציונליים.
- אפשרות להזנת שורש וגם עלווה.
- הגברת נביטת הזרעים.
- רעילות פיטו נמוכה.
- יציבות ברמות שונות של חומציות הקרקע.
- תאימות טובה עם כימיקלים אחרים, חומרי הדברה.
ברזל קליל הוא בעל החשיבות הגדולה ביותר, שכן יסוד זה נמצא ברקמות צמחיות בכמויות גדולות יותר מאשר מתכות אחרות. המחסור בו מוביל להתפתחותן של מחלות רבות, כולל כלורוזיס. נעשה שימוש גם בצ'לטים אחרים - נחושת, אבץ, בורון, הממריצים את צמיחת הצמחים ויצירת שחלות. בשלבים המוקדמים של עונת הגידול, רצוי להאכיל בסידן קליל המקדם את התפתחות מערכת השורשים.
שימוש בבעלי חיים
צורות צ'לאטיות של מיקרו-אלמנטים משמשות לחיזוק התזונה של כל סוגי חיות המשק והציפורים. חומרים אלה בריכוזים קטנים יכולים להחליף עד 40% מהמינרלים האנאורגניים ולהם את ההשפעה הבאה:
- להגביר את החיסוןכוח במהלך מחלה, הריון של נשים או במצבים שליליים;
- שיפור של תפקוד הרבייה;
- ירידה במספר התאים הסומטיים בחלב, מה שמשפר את איכותו (יציבות תרמית ותכונות טכנולוגיות נוספות);
- האצת הצמיחה של בעלי חיים צעירים.
ברזל משולב, בניגוד לסולפט שלו, יכול לחצות בקלות את מחסום השליה. מחקרים הראו כי הוספת ויטמין זה לתזונה של חזירים מקדמת לידה מאוחרת יותר של חזרזירים עם משקל גדול ומונעת מהם לפתח מחסור בברזל.
כתוצאה מהשימוש בצ'לט מגנזיום, חל שיפור באיכות פגרי החיות, ירידה בשומן הגוף. תרכובות נחושת ומנגן מסייעות במניעת כונדרומטוזיס בעצמות ומחלות לב וכלי דם בעופות.
סמים
ברפואה, צורות קלאט של תרכובות משמשות למטרות הבאות:
- נוגדנים להרעלה חריפה וכרונית עם מתכות כבדות ורעלים אחרים ("Unithiol", "Tetacin-calcium"). כאשר הם נלקחים, חומרים מזיקים נקשרים לקומפלקסים סגורים מסוג קלאט.
- תרופות אנטי-אופלסטיות ("Cisplatin" ואחרות). תרופות חודרות לגרעין של תאים מושפעים, יוצרות קשר יציב עם DNA, המונע מהם להתרבות עצמית.
- תכשירי ויטמינים (לרוב סידן וברזל עם קלוריות).
בניגוד ליוני מתכת חופשיים, חומרים אלה אינם נוצריםתרכובות עם יסודות כימיים אחרים בקיבה ובמעיים, כך שהם נספגים טוב יותר בגוף האדם. בהקשר זה, על בסיס צ'לטים, ניתן ליצור תרופות ותוספי תזונה של דור חדש.
