Silikon: Definisi, Sintesis, Penyerapan, Pengangkutan dan Pembahagian

Silikon adalah unsur kimia dengan simbol Si. Dalam jadual berkala, ia mempunyai nombor atom 14 dan berada dalam tempoh ke-3 dan kumpulan utama ke-4 dan karbon kumpulan, masing-masing ("tetrels"). Sejak silikon mempunyai sifat kedua-dua logam dan bukan konduktor klasik, ia adalah salah satu semimetal atau semikonduktor biasa (elemen semikonduktor). Istilah silikon berasal dari perkataan Latin "silex" (batu keras, kerikil, batu api). Sebagai salah satu pembentuk batu yang paling penting mineral, silikon adalah unsur kedua paling banyak dalam kerak bumi selepas oksigen (simbol elemen: O) dengan 27.6%. Di sana, kerana pertalian yang tinggi dengan oksigen, ia berlaku terutamanya dalam bentuk silikat (SiO4, garam dan ester asid orto-silikat (Si (OH) 4) dan kondensatnya) dan silika, yang pada asasnya terdiri daripada anhidrida asid silikat atau silikon dioksida (SiO2) dan berasal dari radiolarians (radiolarians, organisma uniselular dengan endoskeleton opal (SiO2)) dan diatom (diatom dengan sel sel SiO2) yang tersimpan dalam lapisan. Dalam semua sebatian yang berlaku di alam semula jadi, silikon secara eksklusif membentuk ikatan tunggal - ikatan tunggal Si-O - di mana ia terutamanya muncul sebagai pasangan elektropositif tetravalen - atom silikon bermuatan empat kali ganda yang terkoordinasi. Ini membolehkan silisasi yang dibina secara tetrahedrally (SiO44-) membentuk sebatian yang lebih besar (rangkaian tiga dimensi), lebih baik daripada komposisi SiO2. Di samping itu, terdapat sebatian di mana silikon mempunyai lima atau enam kali ganda penyelarasan. Sebatian silikon divalen yang dihasilkan secara sintetik (silylenes) kebanyakannya tidak stabil, dengan hanya silikon monoksida (SiO) yang penting, terutama dalam industri optik. Walaupun model haiwan menyatakan pentingnya silikon, ini belum terbukti untuk organisma manusia. Atas sebab ini, silikon adalah salah satu elemen ultratrace (unsur-unsur yang hakikatnya telah disahkan dalam eksperimen haiwan dan yang mana gejala kekurangan telah dijumpai dalam keadaan yang melampau tanpa diketahui fungsi spesifiknya). Silikon tersedia untuk manusia melalui kandungan semula jadi dalam makanan - dalam bentuk bebas seperti asid monosilikat (asid ortosilikat, Si (OH) 4) atau silikat (SiO4) dan terikat sebagai eter or ester derivatif - dan melalui penggunaannya sebagai bahan tambahan makanan - silikat (SiO4) sebagai bahan antikulat dan anti busa. Menanam makanan, terutamanya bijirin yang mengandungi serat seperti barli dan oat, dan sayur-sayuran akar, umumnya lebih kaya silikon daripada makanan haiwan, tetapi mungkin kurang tersedia secara bio kerana bentuk silikat ikatan polimer (makromolekul yang terdiri daripada beberapa unit SiO4). Minuman, seperti bir, juga mengandungi kadar silikon yang tinggi, yang juga dalam bentuk yang mudah digunakan.

Penyerapan

Silikon boleh memasuki badan melalui makanan dengan penyerapan (pengambilan) di saluran gastrointestinal (GI) dan melalui udara pernafasan dengan penyerapan semula (pengambilan) di alveoli paru (alveoli di mana pertukaran gas antara darah dan udara alveolar berlaku semasa pernafasan). Silikon terikat secara organik atau silikat polimer (makromolekul yang terdiri daripada beberapa unit SiO4) yang dibekalkan melalui diet mesti dibelah dalam saluran penghadaman oleh hidrolitik enzim pankreas dan / atau membran berus enterosit (sel-sel usus kecil epitelium) agar dapat diserap dalam usus kecil sebagai silikat monomer (SiO44-). Usus penyerapan asid monosilikat atau silikat monomerik yang dibekalkan oleh diet berlaku secara langsung tanpa hidrolisis enzimatik sebelumnya (pembelahan dengan tindak balas dengan air). Mekanisme di mana silikon diserap ke dalam enterosit (sel-sel usus kecil epitelium) dan seterusnya ke aliran darah tidak jelas. Diatom, yang sel sampulnya terdiri daripada silikon dioksida (SiO2), meresap ke saluran usus manusia dan melalui usus yang utuh mukosa dan limfa peredaran. Begitu juga, mereka boleh memasuki badan melalui penyerapan dalam alveoli paruPada wanita hamil, zarah diatom dapat melintasi penghalang plasenta dan terkumpul di tisu bayi baru lahir dan pramatang. Kadar penyerapan silikon bergantung pada jenis pengikatnya, iaitu serat pemakanan kandungan, usia biologi, jantina, dan keadaan fungsional kelenjar eksokrin seperti pankreas (pankreas → pengeluaran pencernaan enzim yang dirembeskan ke dalam usus kecil). Oleh kerana silikon yang tertelan dalam makanan terutama berasal dari tumbuhan dan dengan demikian terjadi dalam bentuk polimer (makromolekul yang terdiri daripada beberapa unit yang sama - dalam kes ini SiO4) atau terikat dengan organik molekul yang memerlukan pembelahan hidrolitik sebelum penyerapan, kadar penyerapan silikon dari makanan sangat rendah dan hanya sekitar 4%. Yang tinggi serat pemakanan kandungan makanan yang kaya dengan silikon menyumbang kepada yang rendah bioavailabiliti, kerana selulosa dan hemiselulosa dari bijirin, misalnya, mengikat silikon dan dengan itu mengeluarkannya dari penyerapan. Sebilangan besar silikon yang dibekalkan oleh diet oleh itu tidak diserap oleh badan, tetapi membiarkannya tidak diserap melalui najis (najis). Berbanding dengan silika polimerik dari produk tumbuhan, silika monomerik yang diberikan secara oral (Si (OH) 4) diserap secara langsung dan cepat kerana fakta bahawa hidrolisis enzimatik tidak diperlukan dan tidak ada interaksi (interaksi) dengan unsur makanan, dan akibatnya mempunyai yang lebih tinggi bioavailabiliti. Eksokrin kekurangan pankreas (penyakit pankreas), yang dikaitkan dengan pengeluaran pencernaan yang tidak mencukupi enzim, mungkin membawa kepada penurunan penyerapan silikon kerana penurunan pembelahan enzimatik silikon polimerik dan makanan di lumen usus.

Pengangkutan dan pengedaran dalam badan

Asid monosilikat dan silikat monomer terserap, masing-masing, diedarkan ke tisu yang sesuai melalui aliran darah. Organisma manusia mengandungi kira-kira 1-1.5 g silikon (~ 20 mg / kg berat badan), yang terkumpul (terkumpul) terutamanya dalam tisu penghubung dan dengan demikian dapat dijumpai di darah kapal, seperti aorta (utama arteri), trakea (tenggelam), tendon, tulang, dan kulit. Kandungan silikon tertinggi terdapat di tulang (sehingga 100 mg / kg) kerana berat badannya yang tinggi. Selain itu, silikon juga dapat terkumpul di paru-paru dan limfa nod (450 mg / kg). Silikon tinggi kepekatan of tisu penghubungstruktur seperti mendasari berlakunya unsur surih sebagai komponen tidak terpisahkan dari glikosaminoglikan (berasid polisakarida dibina secara linear dari unit disakarida berulang) dan proteoglikan (glikoprotein kuat glikosilasi yang terdiri daripada protein dan satu atau lebih glikosaminoglikan terikat secara kovalen), masing-masing. Dalam darah serum, silikon dijumpai terutamanya dalam bentuk silika monomer tidak berasingan (Si (OH) 4) pada kepekatan 190-470 µg / l. Serum silikon kepekatan tidak dipengaruhi oleh usia atau jantina biologi. Beberapa kajian menunjukkan bahawa dengan bertambahnya usia kandungan silikon dalam tisu, terutama pada kulit, aorta dan tulang, penurunan. Penurunan silikon yang berkaitan dengan usia pada tulang tidak boleh dikaitkan dengan kekurangan silikon, tetapi dengan pengurangan kandungan abu (kandungan mineral, pecahan anorganik tulang) - kalsium, fosforus, magnesium, zink, mangan. Penyakit, seperti osteoporosis (kehilangan tulang, penurunan dalam ketumpatan tulang kerana degradasi zat dan struktur tulang yang terlalu cepat dengan peningkatan kerentanan terhadap patahdan aterosklerosis (arteriosclerosis, pengerasan arteri kerana simpanan lemak darah, tisu penghubung, dll di dinding kapal), mempercepat pengurangan tisu kepekatan daripada silikon.

Perkumuhan

Perkumuhan silikon yang diserap berlaku terutamanya melalui buah pinggang dalam bentuk magnesium ortosilikat. Orang dewasa mengeluarkan purata kira-kira 9 mg silikon / hari dalam air kencing. Pada wanita menyusui, kehilangan silikon tambahan sebanyak 350-700 µg / l dapat dijangkakan melalui susu ibu. Homeostasis silikon (penyelenggaraan a mengimbangi) terutamanya diatur oleh buah pinggang (buah pinggangperkumuhan, tahap yang bergantung pada jumlah yang diserap usus. Apabila penyerapan silikon usus rendah, misalnya, dengan peningkatan serat pemakanan pengambilan, terdapat penurunan ekskresi ginjal (perkumuhan), sedangkan apabila penyerapan silikon usus meningkat, misalnya, oleh pentadbiran silika monomer, penghapusan melalui air kencing meningkat.