Magnis yra pagrindinis gamtos ir gyvybės elementas
Kas yra magnis ir kur jis randamas gamtoje?
Magnio taip pat yra laukinėje gamtoje. Žalia augalų lapų spalva taip pat yra magnio nuopelnas: šis elementas yra centrinis chlorofilo atomas, pigmentas, užtikrinantis augalų fotosintezę. Taigi magnis netiesiogiai suteikia didžiąją dalį gyvybės Žemėje, nes fotosintezė maitina mūsų planetą energija. Nenuostabu, kad magnis taip pat yra vienas iš gyvybiškai svarbių žmogaus organizmo elementų - daugiau apie tai vėliau.
Magnio atradimo istorija ir jo vaidmuo moksle
Magnio junginiai žmonėms buvo žinomi jau seniai, nors šio elemento pobūdis atsiskleidė palaipsniui. Dar XVII amžiuje anglų vaistininkai naudojo vadinamąjį karčios druskos iš Epsomo miesto šaltinių – magnio sulfato (Epsom druskos) kristalai, turintys kartaus skonio ir vidurius laisvinantį poveikį. Ši druska (epsomitas) buvo naudojama kaip vaistas, net nesuprantant jos cheminės sudėties. 1755 m. škotų chemikas Josephas Blackas nustatė, kad Baltoji magnezija (magnio oksidas) yra medžiaga, kuri nėra panaši į savo išvaizdą kalkinga žemė (kalcio oksidas). Taigi jis išskyrė magnį iš daugelio kitų "žemių" ir pasiūlė, kad tai yra atskiras elementas.
Grynas metalinis magnis pirmą kartą buvo gautas vėliau, tobulėjant elektrochemijai. 1808 m. Anglų chemikas Humphry Davy, eksperimentuodamas su išlydytų druskų elektrolize, išskyrė nedidelį kiekį naujo metalo - magnio. Jis pasiūlė pavadinimą magnis, Tačiau pavadinimas buvo pataisytas magnis Graikijos magnezijos regiono garbei, kur senovėje buvo rasta magnezija (magnio junginiai). Rusų ir ukrainiečių kalbomis elementas buvo vadinamas «magnis» – taip jį pavadino profesorius Hermannas Hessas 1831 m., išversdamas užsienio chemijos darbus. 1829 m. Prancūzų chemikas Antoine'as Bussy pirmą kartą gavo pakankamą kiekį magnio gryna forma, o tai leido išsamiau ištirti jo savybes. Šie atradimai prisidėjo prie chemijos plėtros: Davy metodas tapo proveržiu izoliuojant grynus šarminius ir šarminius žemės metalus, o magnio junginiai vėliau vaidino svarbų vaidmenį formuojant organinę chemiją (pakanka prisiminti Grignard'o reagentą, pagrindinį anglies grandinių sintezės reagentą, sukurtą magnio pagrindu XX amžiaus pradžioje).).
Biologinis magnio vaidmuo žmogaus organizme
Magnis yra vienas iš svarbiausių mineralų mūsų organizmui. Suaugusio žmogaus kūne yra maždaug 24–25 gramai magnio, o 50–60% šio kiekio yra sutelkta skeleto kauluose, o likusi dalis - minkštuosiuose audiniuose ir ląstelėse. Pagal koncentraciją ląstelėse magnis užima antrą vietą po kalio. Organizmui nuolat reikia vartoti magnio su maistu - suaugusiems rekomenduojama ~300-400 mg magnio per dieną, priklausomai nuo lyties ir amžiaus. Nepakankamas šio elemento suvartojimas laikui bėgant sutrikdo daugelį biocheminių procesų. Žemiau pateikiame pagrindines magnio funkcijas organizme:
Dalyvavimas energijos apykaitoje. Magnis yra būtinas energijos gamybai iš maistinių medžiagų. Tai kofaktorius (aktyvatorius), didesnis nei 300 Fermentinės reakcijos žmogaus organizme. Visų pirma, magnis reikalingas fermento ATP sintazės, gaminančios ATP molekules - pagrindines ląstelių "energijos baterijas", darbui. Pats adenozino trifosfatas (ATP) daugiausia egzistuoja komplekso su magnio jonu (Mg-ATP) pavidalu, todėl be magnio neįmanoma sintezuoti ir naudoti energijos.
Biomolekulių sintezė. Magnis vaidina svarbų vaidmenį kuriant genetinę medžiagą ir baltymus. Fermentams, sintetinantiems DNR ir RNR, reikia magnio jonų, kaip ir fermentams, kurie gamina baltymus iš aminorūgščių. Be to, magnis reikalingas glutationo, vieno iš pagrindinių antioksidantų mūsų organizme, sintezei. Taigi be magnio sulėtėja ląstelių atsinaujinimas ir sutrinka apsauga nuo oksidacinio streso.
Raumenų darbas. Magnis yra būtinas normaliam raumenų susitraukimui ir atsipalaidavimui. Raumenų susitraukimo metu kalcio jonai patenka į raumenų ląsteles ir sukelia skaidulų susitraukimą. Kita vertus, magnis natūraliai neutralizuoja kalcį: jis konkurencingai išstumia kalcį nuo prisijungimo prie susitraukiančių baltymų, padėdamas raumenims atsipalaiduoti po susitraukimo. Ši pusiausvyra užtikrina teisingą raumenų darbo ritmą. Jei trūksta magnio, raumenys gali pernelyg aktyviai susitraukti - atsiranda mėšlungis, spazmai ir tikai. Nenuostabu, kad magnio papildai dažnai rekomenduojami esant raumenų mėšlungiui.
Nervų sistema. Magnis taip pat reikalingas nerviniams impulsams perduoti ir stabiliam nervų sistemos funkcionavimui. Jis dalyvauja perduodant signalus tarp neuronų ir mechanizmuose nervų ląstelių apsauga nuo pernelyg didelio susijaudinimo. Magnis veikia kaip natūralus nervų sistemos "ramesnis": pavyzdžiui, smegenų receptorių (NMDA receptorių) lygyje magnis neleidžia jiems pernelyg suaktyvėti, o tai apsaugo neuronus nuo pažeidimų. Trūkstant magnio žmogui, padidėja nervinis jaudrumas, dirglumas, miego sutrikimai, o sunkiais atvejais - drebulys ar net traukuliai. Pakankamas magnio kiekis padeda palaikyti normalią smegenų veiklą, gerą nuotaiką ir atsparumą stresui.
Širdies ir kraujagyslių sistema. Magnis yra svarbus širdies ir kraujagyslių sveikatos veiksnys. Jis padeda palaikyti normalų širdies ritmą, reguliuodamas kalcio ir kalio tekėjimą širdies raumens ląstelėse. Tiesą sakant, magnis veikia kaip natūralus kalcio blokatorius, neleidžiantis pernelyg susitraukti širdies raumenims ir užkertant kelią aritmijoms. Pakankamas magnio kiekis yra susijęs su sveiku kraujospūdžiu: magnis padeda atpalaiduoti kraujagyslių sieneles ir, remiantis kai kuriais tyrimais, vidutiniškai sumažina aukštą kraujospūdį. Priešingai, magnio trūkumas padidina širdies ir kraujagyslių problemų riziką - žmonės, turintys lėtinį šio elemento trūkumą, dažniau serga hipertenzija, ritmo sutrikimais ir net padidėja mirtingumas nuo širdies priepuolių. Taigi magnis yra būtinas ritmiškam širdies darbui ir kraujagyslių elastingumui.
Kaulai ir raumenų ir kaulų sistema. Didžioji dalis magnio organizme nusėda kauliniame audinyje, todėl jis vaidina svarbų struktūrinį vaidmenį. Magnis reikalingas kartu su kalciu ir vitaminu D, kad būtų stiprūs kaulai ir dantys. Tyrimai rodo, kad pakankamas magnio suvartojimas yra susijęs su didesniu kaulų tankiu ir mažesne osteoporozės rizika vyresnio amžiaus žmonėms. Magnis veikia kalcio apykaitą: trūkstant magnio, sutrinka prieskydinių liaukų hormono ir vitamino D, reguliuojančių kalcio sankaupas kauluose, pusiausvyra. Todėl magnis yra ne mažiau svarbus skeleto sveikatai nei "garsesnis" kalcis.
Kiti procesai. Magnis dalyvauja imuninėje sistemoje, palaiko normalią daugiau nei trijų šimtų fermentų funkciją, kaip minėta aukščiau, ir netgi netiesiogiai veikia cukraus kiekio kraujyje reguliavimą. Pavyzdžiui, magnis reikalingas insulino sekrecijai ir ląstelių jautrumui jam; Magnio trūkumas gali pabloginti gliukozės toleranciją. Taip pat magnis yra būtinas stabiliam hormoninės sistemos funkcionavimui ir neurotransmiterių, lemiančių mūsų nuotaiką, sintezei. Nenuostabu, kad mažas magnio kiekis buvo susijęs su padidėjusiu nerimu ir depresijos rizika. Apskritai šis mineralas yra daugiafunkcinis "atlikėjas" mūsų organizme, todėl normalaus jo lygio palaikymas yra raktas į biocheminę pusiausvyrą.
Magnis, palyginti su kitais elementais: kalciu ir kaliu
Magnis dažnai laikomas šalia tokių elementų kaip kalcis ir kalis, nes jie visi yra svarbūs Elektrolitų organizme. Tačiau jų vaidmenys ir savybės turi ir panašumų, ir skirtumų:
Magnis ir kalcis. Šie du elementai glaudžiai sąveikauja fiziologijoje. Kalcis (Ca) yra pagrindinis kaulų ir dantų elementas, jo organizme yra daug daugiau (apie 1 kg, daugiausia kauliniame audinyje). Tai būtina raumenų susitraukimui, nervinių impulsų perdavimui, kraujo krešėjimui. Magnis veikia kaip natūralus partneris ir tuo pačiu "atsvara" kalciui. Ląstelėse magnis kontroliuoja kalcio tiekimą: prireikus blokuoja pernelyg didelį Ca srautą2+, užkirsti kelią pernelyg dideliam ląstelių sužadinimui. Todėl magnis atpalaiduoja raumenis po kalcio poveikio, apsaugo nuo spazmų ir apsaugo širdį nuo per didelio susijaudinimo. Abu šie elementai yra svarbūs kaulams: kalcis yra kaulų medžiagos pagrindas, o magnis yra būtinas sveikai jo struktūrai ir kalcio apykaitai. Svarbu juos gauti subalansuotu kiekiu. Kalcio perteklius, kai trūksta magnio, gali pasireikšti kalcifikacijų (druskos nuosėdų) ir mėšlungio susidarymu, todėl svarbus šių mineralų santykis maiste ir papilduose.
Magnis ir kalis. Kalis (K) yra pagrindinis tarpląstelinis elementas: būtent kalio jonai kartu su natriu sukuria elektrinį potencialą ląstelių membranose, o tai yra nervinių impulsų ir raumenų susitraukimo pagrindas. Suaugusiam žmogui kalio yra daug daugiau (apie 140 g), o paros poreikis didesnis (apie 2000–3000 mg ir daugiau), o magnio reikia ~400 mg per parą. Tačiau magnis yra glaudžiai susijęs su kaliu: jis padeda palaikyti normalų kalio kiekį ląstelėse. Visų pirma, fermentas Natrio-kalio siurblys, kuris "pumpuoja" kalį į ląsteles ir pašalina natrį, kad sukurtų elektrinį potencialą, jo darbui reikia magnio. Jei magnio nepakanka, šis siurblys veikia blogiau ir ląstelės netenka kalio. Todėl, esant magnio trūkumui, dažnai pastebimas kalio trūkumas, kuris pasireiškia raumenų silpnumu, širdies ritmo sutrikimais. Abu elementai yra labai svarbūs širdžiai: kalis užtikrina širdies susitraukimų stiprumą ir reguliarumą, o magnis užtikrina jų koordinaciją ir savalaikį atsipalaidavimą. Mityboje magnio ir kalio šaltiniai dažnai sutampa (daugelyje augalinių maisto produktų gausu abiejų elementų - pavyzdžiui, riešutų, ankštinių augalų, špinatų, bananų), todėl subalansuota mityba paprastai padengia abiejų maistinių medžiagų poreikį vienu metu.
Šiuolaikinis magnio naudojimas: sveikata ir medicina
Magnis plačiai naudojamas šiuolaikinėje medicinoje ir sveikatos priežiūroje. Kadangi šis elementas yra būtinas normaliam organizmo funkcionavimui, yra daug magnio pagrindu pagamintų vaistų ir papildų. Apsvarstykime keletą pagrindinių naudojimo sričių:
Maisto papildai ir prevencija. Magnio papildai yra vienas populiariausių mineralinių papildų rinkoje. Daugelis žmonių juos vartoja norėdami sumažinti raumenų įtampą, nuo kojų mėšlungio, pagerinti miegą ir kovoti su stresu. Tyrimai rodo, kad didelė dalis gyventojų suvartoja mažiau magnio nei rekomenduojama, todėl saikingas magnio papildų vartojimas gali būti naudingas prižiūrint gydytojui. Tai ypač pasakytina apie vyresnio amžiaus žmones, kurių magnio absorbcija pablogėja, ir žmonėms, kurių mityba nesubalansuota. Magnio yra daugumoje multivitaminų kompleksų. Yra įvairių formų magnio papildų – magnio citrato, magnio laktato, magnio aspartato ir kt. – kurie yra biologiškai prieinami ir toleruojami. Yra žinoma, kad papildomas magnio vartojimas gali turėti prevencinį poveikį nuo lėtinių ligų: pagerinti kraujospūdį, jautrumą insulinui ir sumažinti migrenos dažnį. Nors magnis nėra "stebuklinga piliulė", pakankamas jo vartojimas siejamas su sumažėjusia 2 tipo diabeto, širdies ir kraujagyslių ligų bei osteoporozės rizika. Todėl gydytojai dažnai pataria valgyti maistą, kuriame gausu magnio (žalios daržovės, riešutai, sėklos, neskaldyti grūdai), arba vartoti papildus, jei yra trūkumo požymių.
Magnio trūkumo gydymas. Esant dideliam magnio trūkumui (hipomagnezemijai), skiriamos gydomosios magnio dozės. Magnio trūkumas gali pasireikšti raumenų mėšlungiu, tirpimu, nuovargiu, aritmija. Priežastys gali būti griežtos dietos, malabsorbcija žarnyne, piktnaudžiavimas alkoholiu ar tam tikros ligos. Tokiais atvejais naudojami geriamieji magnio preparatai arba, esant sunkioms sąlygoms, intraveninės infuzijos. Atkūrus normalų magnio kiekį, simptomai paprastai išnyksta. Magnio preparatai yra gana saugūs, nes magnio perteklius lengvai išsiskiria per inkstus; Tačiau papildų perdozavimas gali sukelti viduriavimą ar kitus virškinimo sutrikimus. Todėl dideles dozes (papildomai >350 mg per parą) reikia vartoti tik pagal gydytojo nurodymus.
Kardiologija ir skubioji medicina. Magnis vaidina svarbų vaidmenį gydant daugelį ūminių būklių. Kardiologijoje magnio sulfatas naudojamas kai kuriems širdies ritmo sutrikimams gydyti. Pavyzdžiui, intraveninis magnis yra specifinės skilvelinės tachikardijos (torsades de pointes) gydymo ir miokardo infarkto aritmijos prevencijos standartas. Tyrimai parodė, kad magnio vartojimas po širdies priepuolio sumažina mirtingumo ir komplikacijų riziką. Taip pat magnio preparatai kartais naudojami širdies nepakankamumui gydyti, siekiant pagerinti širdies veiklą ir užkirsti kelią aritmijoms. Skubioje medicinoje magnis yra būtinas eklampsijai, pavojingai nėštumo komplikacijai. Magnio sulfatas Intraveninis yra pagrindinė priemonė nėščių moterų preeklampsijos ir eklampsijos priepuolių profilaktikai ir gydymui. Tai sumažina motinos traukulių riziką ir taip gelbsti motinos ir vaiko gyvybes. Magnio sulfatas taip pat naudojamas akušerijoje, siekiant atpalaiduoti gimdą, kai kyla priešlaikinio gimdymo grėsmė. Kita sritis yra sunkios astmos gydymas: ūminiam astmos priepuoliui kartais skiriamas intraveninis magnis, kai kitos priemonės nesuteikia viso poveikio, nes magnis padeda išplėsti bronchus.
Magnio pagrindu pagaminti vaistai. Nemažai įprastų nereceptinių vaistų yra magnio junginiai. “Magnezijos pienas” (Magnezijos pienas) - magnio hidroksido suspensija - yra gerai žinomas antacidinis ir lengvas vidurius laisvinantis vaistas, naudojamas rėmuo ir vidurių užkietėjimui gydyti daugiau nei šimtmetį. Epsomo druska (magnio sulfatas) vis dar naudojamas kaip atpalaiduojantis vonios priedas, kompresams nuo raumenų skausmo, o kartais ir per burną kaip vidurius laisvinantis vaistas. Magnio oksidas yra skrandžio antacidinių vaistų dalis. Magnio laktatas ir orotatas naudojami širdies vaistuose kaip papildoma priemonė širdies veiklai palaikyti. Taigi magnio junginiai tvirtai pateko į namų vaistinėlės farmakopėją ir arsenalą. Jų populiarumą lemia efektyvumo ir santykinio saugumo derinys.
Inovatyvios programos. Šiuolaikinis mokslas taip pat tyrinėja naujas įdomias magnio galimybes. Pavyzdžiui Biologiškai skaidomi implantai magnio pagrindu, kuris laikui bėgant ištirpsta organizme. Kadangi magnis yra biologiškai suderinamas elementas, tokie implantai gali atlikti laikiną funkciją (pvz., vaistų prietaisą ar audinių karkasą) ir saugiai ištirpti. Vienas eksperimentinis pavyzdys yra magnio mikrošildytuvai šilko implantuose, kurie gali lokaliai sunaikinti žaizdoje esančias bakterijas ir vėliau ištirpti nepakenkdami. Nors tai vis dar yra mokslo pasiekimai, jie parodo, koks įvairus gali būti magnio naudojimas ateities medicinoje.
Įdomūs faktai apie magnį
Galiausiai keletas įdomių ir mažai žinomų faktų apie šį elementą:
Vardo kilmė ir "namų" pavadinimai. Jo pavadinimas «magnis» elementas, kilęs iš senovės Graikijos regiono Magnezijos, kur buvo kasami mineralai su jo junginiais. Įdomu tai, kad keli namų apyvokos produktai yra skolingi magniui gerai žinomais pavadinimais. “Magnezijos pienas” – Tai magnio hidroksidas, balta suspensija, kuri atrodo kaip pienas (taigi ir pavadinimas), gerai žinoma kaip priemonė nuo rėmens ir vidurių užkietėjimo. Ir Epsomo druska pavadintas Epsomo miesto Anglijoje vardu, kur XVII amžiuje. Pirmą kartą buvo atrastos natūralios šios medžiagos nuosėdos - kristalinis magnio sulfato heptahidratas.
Briliantas deginimas ir blyksniai. Metalinis magnis dega neįprastai ryškia balta liepsna, pasiekdamas aukštesnę nei 3000 ° C temperatūrą. Šią savybę perėmė XIX amžiaus fotografai: magnio milteliai buvo naudojami pirmiesiems blykstėms, kurios akimirksniu užtvindė sceną akinančia šviesa. Magnis plačiai naudojamas pirotechnikoje - signaliniuose žybsniuose, fejerverkuose, apšvietimo bombose. Antrojo pasaulinio karo metu magnis buvo naudojamas padegamosioms bomboms gaminti, kurias buvo labai sunku užgesinti. Beje, Magnio gaisro neįmanoma užgesinti vandeniu: Magnis yra toks kaitinamas, kad skaido vandenį ir reaguoja su juo, išskirdamas vandenilį - tai tik padidina degimą. Magnio gaisrams gesinti naudojami specialūs sausų miltelių gesintuvai arba smėlis.
Lengviausias konstrukcinis metalas. Magnis yra vienas lengviausių metalų, tinkamų konstrukcijoms: jo tankis tik 1,74 g/cm³ (palyginimui, aliuminio tankis ~2,7 g/cm³, geležies ~7,9 g/cm³). Grynas magnis yra per minkštas ir degus, kad būtų galima plačiai naudoti, tačiau lydiniuose jis suteikia medžiagoms lengvumo ir tvirtumo. Magnio-aliuminio lydiniai (pvz., duralmagnis) Jie naudojami orlaivių ir automobilių pramonėje, kur svarbu sutaupyti svorio. Lengvi magnio korpusai leidžia sumažinti orlaivių, automobilių, geležinkelio vagonų svorį ir taip padidinti jų degalų efektyvumą. Net kai kurios nešiojamųjų kompiuterių ir fotoaparatų dalys yra pagamintos iš magnio lydinių, kad būtų patvarios ir lengvos tuo pačiu metu.
Magnis ir gyvybė vandenyne. Magnio jonai jūros vandenyje yra svarbus jūrų ekosistemų veiksnys. Magnis yra trečias labiausiai ištirpęs elementas vandenyne (po natrio ir chloro), jo koncentracija yra ~0,13% arba ~1300 mg/l. Daugelis jūrų organizmų naudoja magnį: koralai ir kai kurie dumbliai jį kaupia į savo skeletą, o jūros vanduo, kuriame gausu magnio, prisideda prie žuvų jonų pusiausvyros. Įdomus faktas: būtent didelis magnio (ir sulfatų) kiekis paaiškina kartaus kai kurių mineralinio vandens ir vandens iš karčiųjų ežerų skonį. Pavyzdžiui, gerai žinomame "karčiame vandenyje" iš Solotvyno ežero Ukrainoje yra padidėjusi magnio koncentracija, dėl kurios jis turi gydomųjų savybių odai ir sąnariams.
Magnis yra tikrai unikalus elementas. Jis susidaro žvaigždėse, "gyvena" sausumos mineraluose, suteikia energijos mūsų kūno ląstelėms ir ryškų švytėjimą fejerverkams. Žinios apie magnį vienija įvairias sritis - astronomiją, geologiją, biologiją, mediciną. Todėl nenuostabu, kad šis metalas pritraukia tiek mokslininkų, tiek plačiosios visuomenės dėmesį. Apsirūpindami pakankamu magnio kiekiu, palaikome sveikatą, o tyrinėdami jo savybes tęsiame atradimų apie esminius ryšius tarp negyvos gamtos ir gyvų organizmų tradiciją.
