Uvod
Bakar (Cu, latinski - cuprum) - hemijski element, metal VIIIB grupe. Posjeduje 18
izotopa čije se atomske mase nalaze između 58-73. Postojana sa samo dva: 63 i 65.
Bakar je poznat od davnina, kao osnovni sastojak bronze.
Zastupljen je u zemljinoj kori u količini od 55 ppm (eng. parts per million) u vidu minerala:
halkopirita, halkozina, malahita, azurita i drugih. Najveći izvor bakra u ishrani su morski
plodovi a među njima bakra najviše ima u ostrigama. Bakar se također može naći i u
zrnastom crnom hljebu, mahunastom povrću, kuhanim iznutricama i kiviju.
Bakar je mikroelement koji se javlja u reaktivnim centrima mnogih enzima. Potreban je za
stvaranje crvenih krvnih zrnaca, ulazi u sastav hemocijanina, ima pozitivan uticaj na ćelijsku
membranu nervnih ćelija, i ima uticaj u slanju nervnih impulsa. Dnevno je potrebno
minimalno unijeti 0,5 ppm. Akumulacija bakra u tkivima dovodi do Vilsonove bolesti.
Nedostatak bakra može da prouzrokuje i malokrvnost, jer nedovoljna količina bakra izaziva
lošije "upijanje" željeza i smanjenje broja krvnih zrnaca. Pretpostavlja se da sem toga
nedostatak bakra izaziva poremećaje u radu srca i usporava rad nervnog sistema (na primjer
slaba koncentracija). Nedostatak bakra također smanjuje i količinu bijelih krvnih zrnaca, a
samim tim i otpornost organizma na bolesti.
1
1.0.
Opšte osobine
Bakar(sl.1.) je crveno-smeđi metal koji pripada IB grupi Periodnog sistema elemenata i
u prirodnim sirovinama ima valencu +II,ali može da postoji i u valentnom stanju +I i +
III.Nađen je u raznim oblicima u prirodi ko što su soli,ali i kao slobodan metal.Jako je dobar i
električni i toplotni provodnik i otporan je na koroziju pa ima izuzetnu primjenu u
industriji.Proizvodi od bakra mogu se koristiti kao pigmenti,insekticidi ( bakar fluoroarsenit ),
fungicidi (bakar sulfat),moze ulaziti u sastav dezinficijenasa,farmaceutskih preparata,može se
koristiti u fotografiji,u procesu prečišćavanja vode,u poljoprivredi,proizvodnji metala,itd.
Rastvara se u azotnoj i sumpornoj kiselini pri zagrijavanju,slabo u hlorovodoničnoj kiselini i
natrijum hidroksidu,dok je u vodi potpuno nerastvoran.Bakar sulfat,hlorid,acetat i nitrat su
rastvorni dok karbonati oksidi i cijanidi nisu rastvorni u vodi.Bakarni puder je zapaljiv i
potrebno ga je držati podalje od otvorenog plamena i toplote.
Njegova velika rasprostranjenos,kako u organskim,tako i u neorganskim jedinjenjima,dovela
je do razvoja raznih analitičkih tehnika za njegovu kvantifikaciju u različitim uzorcima.
Gravimetrijska i kolorimetrijska metoda su veoma jednostavne i jeftine metode za
određivanje količine bakra u uzorcima ali ne tako precizne.Kada je potrebna velika preciznost
koristi se AAS( atomic absorption spectrophotometric) metoda.Velika preciznost se može
postići
i
pomoču
sledećih
tehnika:florescencija
x-zracima,masena
spektrometrija,potenciometrija sa jon-selektivnim elektrodama i volumetrijske metode.Jedna
karakteristična reakcija na bakar jeste sa kalijum-fericijanidom pri čemi nastaje crveno-smeđi
talog bakar-fericijanida.
Bakar ima značajnu ulogu kao ko-faktor u nekoliko metalo proteina uključujući citohrom
oksidazu i superoksid dismutazu i neophodan je za iskoristenje gvožđa (ulazi u sastav
ceruloplazmina koji indukuje pretvaranje fero u feri jon) i sintezu hemoglobina.Sve ove
osobine ga čine esencijalnim za ljudski organizam i razni poremećaji,kako metabolizma,tako
i koncentracije bakra u organizmu mogu dovesti do ozbiljnih kliničkih manifestacija.
Normalne koncentracije bakra u serumu su izmedju 120 i 145 µ/l, preko 90 % Cu plazme
nalazi se vezan u ceruloplazminu.Danas je dnevni unos bakra u široj populaciji oko1-2
mg/dan,a najbogatiji izvori bakra su biljke,sjemena,žitarice,orasi ili voda obogaćena jonima
bakra.Bakar se deponuje u jetri i koštanij srži gdje se moze vezati za metalotinein.Eliminiše
se putem žuči,a kod osoba koje imaju manjak glikoza-6-fosfata postoji povećan rizik za
hematološke efekte bakra.
Postoje dvije nasledne bolesti koje su posledica poremećenog metabolizma bakra i njegovih
toksičnih efekata (idirektno).
2
2.0.
Apsorpcija i distribucija
Bakar se transportuje kroz intestinalni mukozu,u području želudca ili duodenuma gdje
kiseli uslovi sredine poboljšavaju rastvorljivost,nakon ingestije uz pomoć
metalotioneina.Prosječna apsorpcija bakra iznosi oko 57% i veoma brzo dospjeva u krvotok
dostižući maksimum nakon 1-3 sata.U krvi,bakar se inicijalno veže za albumine i transportuje
putem portalnog krvotoka do jetre gdje se ugrađuje u ceruloplazmin,alfa globulin sintetisan u
jetrinim mikrozomima.98% bakra u sistemskoj cirkulaciji ja vezano za ceruloplazmin,a u
akutnim intoksikacijama zbog povišene koncentracije bakra u serumu on se radije veže za
albumine nego za ceruloplazmin u slucaju prekoračenja kapaciteta ceruloplazmina.Prisutan je
u svim tkivima sa najvećom koncenracijom u jetri,srcu,mozgu,bubrezima i mišićima.Joni
bakra pentriraju kroz membrane eritrocita i prateći akutnu ingestiju bakar sulfata vidimo da je
koncentracija znatno veća u eritrocitima nego u serumu.Akumulacija bakra u crvenim krvnim
zrncima dostiže svoj maksimum 12-24 sata nakon ingestije.Biološko poluvrijeme života
bakra u ljudskom organizmu iznosi oko 4 sedmice.Joni bakra su jaki oksidirajući agensi i
vrše oksidaciju hemoglobina pri čemu gvožđe prelazi iz fero u feri oblik.Ovakav hemoglobin
gubi sposobnost vezivanja kiseonika što rezultira pojavom methemoglobinemije i cijanoze.
2.1.
Eliminacija
Glavni put ekskrecije bakra ide putem žuči.Taj proces je od esencijalnog značaja za
homeostazu bakra i predstavlja zaštitni mehanizam u akutnom trovanju bakrom.Usled
oštećenja ili preopterećenja žučne ekskrecije kod pacjenata sa Wilson-ovom bolesti ili
pacjenata sa opstom intoksikacijom dolazi do nagomilavanja bakra u jetri.
Renalna eliminacija bakra je normalno niska,ali raste usled trovanja.Manja je od 1% doze
intravenski datog bakar acetata i pokazano je da se pojavljuje u urinu nakon 72 sata od
davanja injekcije kod zdravog čovjeka.U istom periodu 9% se ekskretuje fecesom.Prilikom
trovannja najveći nivo bakra u urinu se dostiže izmađu druge i treće sedmice
2.2.
Toksičnost bakra
Do trovanja bakrom najčešće dolazi preko kontaminirane vode,najčešće ispiranjem
jona bakra iz bakrenih cjevi.Ova vrsta kontaminacije je veoma rijetka i do nje dolazi samo u
slučaju kada je voda meka i kisela.
Toksičnost bakra potice o njegove sposobnosti akumulacije u ćelijama sto onemogućava
čišćenje ćelija posredstvom metalotioneina koji ga vezuje i ima zaštitnu ulogu u
4
oksidativnom stresu.Indikacija za sintezu metalotioneina jeste fizički i hemijski stres i razne
infekcije,a može se naći intracelularno i eksracelularno.Bakar se u organizmu nalazi u obliku
ceruloplazmina koji u stvari sprečava njegove toksične efekte prilikom njegovog naknadnog
izlučivanja putem žuči.Toksičnost pojedinačne oralne doze varira u širokim granicama od
vrste do vrste- LD50 = 15-1664 mg Cu/ kg tjelesne mase.Bolje rastvorne soli (bakar
sulfat,bakar hlorid) su generalno toksičnije od slabije rastvornih (bakar oksid,bakar hidroksid)
2.3.
Kliničke manifestacije
Bakar ima razne efekte na mnoge organe:
Oko: U ratnom periodu jako puno je bilo žrtava eksplozija i tom prilikom je dolazilo do
kontaminacije bakrom porijeklom od mesinganih predmeta.Posledice su bile otapanje tog
bakra i postepeno širenje na rožnjaču i mrežnjaču i smanjenje oštrine vida,kao i pojava
konjuktivitisa i ulceracija.
GIT: Gutanjem kontaminirane vode ili hrane dolazi do bolova u stomaku,osjećaja pečenja u
grlu,mučnine,povraćanja i dijareje koja dovodi do veoma ozbiljne dehidratacije,zatim
hipotenzije,blijedila,hemolitičke
anemije,gastrointestinalne
hemoragije,oligurije,anurije,žutice,otkazivanja jetre i pluća,konvulzija,dilirijuma i najzad
kome,što nema dobru prognozu.Međunarodni program za hemijsku bezbjednost sugeriše
najveću dozvoljenu koncentraciju bakra u vodi od 30 mg/l mada su zabilježeni slučajevi
trovanja sa koncentracijama nižim od 10 mg/l.Simptomi bi nestajali nakon pekida korištenja
kontaminirane vode.
Međitim,hronična ingestija bakra može dovesti do pojave kliničkih zakova tzv. „ružičaste
bolesti“praćene
dijarejom,slabošću,klonulošću,crvenim
ekstremitetima,hipotonijom,fotofobijom,perifernim oticanjem i poremećajima u funkciji jetre.
Pluća: Dispneja (otežano disanje) nastala usled udisanja para bakra uspješno se riješava
trodnevnom terapijom kiseonikom.Profesionalna izloženost parama bakra moze uzrokovati
iritaciju gornjeg respiratornog trakta,nagomilavanje na mukoznim membranama nosne duplje
i farinksa kao i simptome metalne groznice praćene kašljem,crvenilom
grla,dispnejom,mučninom i povraćanjem.Hronična izloženost pesticidnim sprejevima dovodi
do pojave oboljenja jetre i pluća sa prisutnim lezijama.
CNS: Glavobolje i vrtoglavice kao psledica ingestije Cu.
Koža: Najčešći su slucajevi „zelene“ kose kao posledica pranja kose vodom kontaminiranom
bakrom pri čemu su najviše bili zahvaćeni ljudi plave kose jer postoje poteškoće
inkorporacije bakra u tamnu kosu.Tkođe su primjećene pojave ekcema i alergijskih reakcija
posebno u kombinaciji sa niklom.Soli bakra mogu biti apsorbovane kroz kožu izazivajuci pri
5
