Když uvidíte periodickou tabulku, co vás napadne? Kousky na scrabble desce? Možná si myslíte o hodině chemie na střední škole. Možná vás napadne barevný stůl přilepený na stěně posluchárny na vysoké škole. Možná si pamatujete, že váš oblíbený učitel před učebnou něco zapálil. Jsem odborným asistentem chemie na univerzitě v Richmondu a když uslyším frázi „periodická tabulka“, myslím na život.
Přemýšlím o tom, jak molekuly a chemikálie, které nás obklopují a diktují naši každodennost aktivity se skládají z prvků na tomto stole – udržují náš život, přinášejí světu krásu a jsou zásadní v medicíně.
Každý sloupec periodické tabulky se nazývá skupina. Každý člen skupiny má podobné uspořádání elektronů, které může mít podobné chemické vlastnosti. Skupina 15 prvků – dusík, fosfor, arsen, antimon, vizmut a moscovium – jsou pro mě zajímavé z důvodu jejich stěžejní role v životě, stejně jako v mé výzkumné laboratoři. Jedním z prvků, které studujeme, je fosfor kvůli jeho integrální role v osudu buněk.
Ale než se dostaneme k těmto podrobnostem, pojďme se krátce podívat na každý z prvků skupiny 15. Jedná se o jedinečnou sadu v jejich historii, použití a vlastnostech.
Skupina 15 – dát život a způsobit smrt
Dusík (N) ve své atmosférické formě (N₂) tvoří přibližně 78% vzduchu, který dýcháme. Když ji bakterie žijící v kořenech rostlin přemění na použitelnou formu procesem nazývaným fixace dusíku, tato elementární forma dusíku se začlení do mnoha sloučenin, které jsou nezbytné pro život – například do proteinů a DNA. Ve spodní části sloupce je Moscovium (Mc), což je zajímavé, protože v přírodě ve skutečnosti neexistuje. Jedná se o radioaktivní prvek, který lze generovat pouze v laboratoři a přežije méně než jednu sekundu.
Arsen (As) vám může být známý kvůli jeho spojitosti s otravou. V roce 1494 byl Pico della Mirandola, italský humanistický filozof během renesance, otráven arzenem, přestože podrobnosti o jeho předčasné smrti jsou stále diskutovány. Po dlouhou dobu se věřilo, že Napoleon Bonaparte zemřel na expozici arsenu v roce 1821, ale po rozsáhlých srovnáních uchovaných vzorků vlasů z různých fází jeho života vědci dospěli k závěru, že zvýšené hladiny arsenu byly pravděpodobně způsobeny konzervačními technikami té doby. Nedávno Světová zdravotnická organizace odhadovala, že pitná voda kontaminovaná arsenem v Bangladéši v roce 2001 vedla k více než 9 000 úmrtím. Jak jedy a zabíjení arzenem není zcela objasněno, ale není pochyb o tom, že tento prvek způsobuje ničení životně důležitých orgánů tělo.
Když je prvek antimon (Sb) kombinován se třemi atomy kyslíku za vzniku oxidu antimonitého, je používán značně jako retardér hoření pro nábytek, koberce , závěsy, guma, plasty a lepidla. Množství této molekuly v těchto výrobcích pro domácnost bývá velmi malé a tyto úrovně antimonu jsou považovány za bezpečné.
Vizmut (Bi) je kov nacházející se ve stejném řádku periodické tabulky jako řada toxických kovů; sloučeniny obsahující vizmut jsou však neškodné. Sloučeniny vizmutu lze v kosmetice nalézt díky jejich výraznému a žádoucímu stříbřitému lesku. I když jste dosud nepoužívali výrobky osobní péče obsahující vizmut, pravděpodobně jste se s nimi setkali ve známém antacidu Peptobismol®, který se používá k léčbě podrážděných žaludků, nebo 4. července, když sledujete ohňostroj. Jedná se o sloučeninu vizmutu, která způsobuje praskání zvuků ohňostrojů dračích vajec.
V neposlední řadě je prvkem skupiny 15 fosfor (P). Byl objeven v roce 1669 alchymistou Hennigem Brandtem a pojmenován podle řeckého slova „fosforos“, což znamená přenašeč světla. Je to proto, že když elementární forma interaguje s atmosférickým kyslíkem, vytváří brilantní světlo. tato reakce na vývoj zápalek. Červená špička na zápalce stále obsahuje formu fosforu.
Fosfáty – regulují osud rakovinných buněk
Kromě jisker generovaných prvkem , fosfor se nachází ve sloučenině známé jako fosfát: fosfor navázaný na čtyři atomy kyslíku.Když je molekula fosfátu v buňkách připojena k proteinu, může v buňkách protein zapnout nebo aktivovat, aby mohl vykonávat svoji funkci v buňce jako stimulace růstu.
Když fosfát již není připojen k proteinu, buňky přestanou růst. Můžete na to myslet skoro jako na zápasy popsané výše – když je tam fosfát, zápas se může vznítit a obchod může pokračovat. Když je fosfát odstraněn, zápas je jen hůl a není poskytováno žádné světlo; ve tmě se toho nemůže stát tolik.
V rakovinných buňkách je stav fosfátů mimo kontrolu. Představte si spoustu osvětlených zápasů a velmi světlou místnost, která může vyústit v nával aktivity. Tato aktivita může mít vážné důsledky pro buňky. Například neregulovaný růst a migrace mohou vést k rakovině.
V mé laboratoři na univerzitě v Richmondu nás zajímá porozumění těmto fosfátům a zejména jednomu proteinu, který s nimi interaguje. Tento protein, nazývaný MEMO1, se nachází ve vysokém množství u pacientů s rakovinou prsu a pomáhá fosfátům vždy zůstat připojený k proteinům. Snažíme se pochopit, jak MEMO1 interaguje s těmito fosfáty a vyvíjíme strategie, které tyto interakce narušují.
Doufáme, že naše práce odhalí způsob, jak pomoci odstranit fosfáty, aby se zastavil nekontrolovaný růst buněk – jinými slovy, aby se vyhodily zápalky.
Takže příště uslyšíte slova „periodická tabulka“, pomysli na život .