De dødelige, livgivende og forbigående grundstoffer, der udgør gruppe 15 i det periodiske system

Når du ser det periodiske system, hvad kommer til at tænke på? Brikkerne på et scrabble-bræt? Måske tænker du på din high school kemi klasse. Måske tænker du på det farverige bord, der er pudset på væggen i en forelæsningssal på college. Måske husker du, at din yndlingslærer satte ild til noget foran i klasseværelset. Jeg er assisterende professor i kemi ved University of Richmond, og når jeg hører udtrykket "det periodiske system, "Jeg tænker på livet.

Jeg tænker på, hvordan de molekyler og kemikalier, der omgiver os og dikterer vores daglige aktiviteter, består af elementerne på det bord – de opretholder vores liv, de bringer skønhed til verden, og de er livsvigtige i medicin.

Hver kolonne i det periodiske system kaldes en gruppe. Hvert medlem af gruppen har et lignende arrangement af elektroner, som kan resultere i lignende kemiske egenskaber. Gruppen 15 grundstoffer - nitrogen, fosfor, arsen, antimon, bismuth og moscovium - er interessante for mig på grund af deres afgørende rolle i livet, samt i mit forskningslaboratorium. Et element, vi studerer, er fosfor på grund af dets integrerede rolle i cellernes skæbne.

Men før vi kommer ind i disse detaljer, lad os tage et kort kig på hvert af gruppens 15 elementer. De er et unikt sæt i deres historie, anvendelser og egenskaber.

Gruppe 15 – at give liv og forårsage død

Kvælstof (N) i sin atmosfæriske form (N₂) udgør cirka 78 % af den luft, vi indånder. Når bakterier, der lever i planterødder, omdanner det til en brugbar form gennem en proces kaldet nitrogenfiksering, denne elementære form for nitrogen bliver inkorporeret i mange forbindelser, der er nødvendige for livet - proteiner og DNA, for eksempel. I bunden af ​​kolonnen er Moscovium (Mc), hvilket er interessant, fordi det ikke rigtig findes i naturen. Det er et radioaktivt grundstof, der kun kan genereres i et laboratorium og overlever i mindre end et sekund.

Arsen (As) kan være bekendt for dig på grund af dets forbindelse med forgiftninger. I 1494, Pico della Mirandola, en italiensk humanistisk filosof under renæssancen, blev forgiftet af arsen, selvom detaljerne omkring hans tidlige død stadig diskuteres. I lang tid troede man, at Napoleon Bonaparte døde af arseneksponering i 1821, men efter omfattende sammenligninger af bevarede hårprøver fra forskellige stadier af hans liv, forskere konkluderede, at de øgede niveauer af arsen højst sandsynligt skyldtes datidens konserveringsteknikker. For nylig, Verdenssundhedsorganisationen vurderede, at arsen-forurenet drikkevand i Bangladesh resulterede i over 9, 000 dødsfald i 2001. Hvordan arsen forgifter og dræber er ikke helt forstået, men der er ingen tvivl om, at elementet forårsager ødelæggelse af vitale organer i menneskekroppen.

Når grundstoffet antimon (Sb) kombineres med tre oxygenatomer for at danne antimontrioxid, det bruges flittigt som flammehæmmer til møbler, tæpper, gardiner, gummi, plast og klæbemidler. Mængderne af dette molekyle i disse husholdningsprodukter har tendens til at være meget små, og disse niveauer af antimon betragtes som sikre.

Bismuth (Bi) er et metal, der findes i samme række i det periodiske system som en række giftige metaller; imidlertid, forbindelser, der indeholder bismuth, er uskadelige. Bismuth-forbindelser kan findes i kosmetik på grund af deres karakteristiske og ønskværdige sølvfarvede shimmer. Selvom du ikke har brugt bismuth-holdige produkter til personlig pleje, du har sikkert stødt på det i det velkendte antacida Peptobismol, som bruges til at behandle dårlig mave, eller den fjerde juli, når du ser fyrværkeri. Det er en vismutforbindelse, der forårsager de knitrende lyde af drageæg-fyrværkeriet.

Sidst, men ikke mindst, af gruppe 15 grundstoffer er phosphor (P). Det blev opdaget i 1669 af alkymisten Hennig Brandt og opkaldt efter det græske ord "phosphoros, ", hvilket betyder lysbringer. Det er fordi, når den elementære form interagerer med atmosfærisk oxygen, producerer den et strålende lys. Kemikere fandt ud af, hvordan man kan udnytte kraften fra denne reaktion til udvikling af tændstikker. Den røde spids på en tændstik indeholder stadig en form for fosfor i dag.

Fosfater - regulerer kræftcellernes skæbne

Ud over gnister genereret af elementet, fosfor findes i en forbindelse kendt som et fosfat:fosfor forbundet med fire oxygenatomer. I celler, når et fosfatmolekyle er knyttet til et protein, den kan tænde, eller aktivere, proteinet, så det kan udføre sin funktion i cellen – som at stimulere væksten.

Når fosfatet ikke længere er knyttet til proteinet, cellerne holder op med at vokse. Du kan næsten tænke på det som tændstikkerne beskrevet ovenfor – når fosfaten er der, kampen kan antændes, og forretningen kan fortsætte. Når fosfatet fjernes, tændstikken er kun en pind, og der er intet lys; ikke så meget arbejde kan ske i mørke.

I kræftceller, fosfatstatus er ude af kontrol. Forestil dig en masse tændte tændstikker og et meget lyst rum, der kan resultere i en byge af aktivitet. Denne aktivitet kan have alvorlige konsekvenser for celler. For eksempel, ureguleret vækst og migration kan føre til kræft.

I mit laboratorium på University of Richmond, vi er interesserede i at forstå disse fosfater og især ét protein, der interagerer med dem. Dette protein, kaldet MEMO1, findes i store mængder hos brystkræftpatienter og hjælper fosfaterne til altid at forblive knyttet til proteiner. Vi forsøger at forstå, hvordan MEMO1 interagerer med disse fosfater og udvikler strategier til at forstyrre disse interaktioner.

Vi håber, at vores arbejde afslører en måde at hjælpe med at fjerne fosfaterne for at stoppe den ukontrollerede vækst af celler – med andre ord, at blæse tændstikkerne ud.

Så næste gang du hører ordene "det periodiske system, Tænk venligst på livet. Tænk på de molekyler, du møder hvert øjeblik af hver dag, tænk på den medicin, der holder dig sund, og tænk på dem af os, der arbejder på at forstå, hvordan man kan holde dig på den måde.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.