Als je het periodiek systeem ziet, wat komt er in je op? De stukken op een scrabblebord? Misschien denk je aan je scheikundeles op de middelbare school. Misschien denk je aan de kleurrijke tafel die aan de muur van een collegezaal op de universiteit is gepleisterd. Misschien herinner je je dat je favoriete leraar iets voor in de klas in brand stak. Ik ben een assistent-professor scheikunde aan de Universiteit van Richmond en als ik de uitdrukking "het periodiek systeem, "Ik denk aan het leven.

Ik denk na over hoe de moleculen en chemicaliën die ons omringen en onze dagelijkse activiteiten dicteren, bestaan ​​uit de elementen op die tafel - ze ondersteunen ons leven, ze brengen schoonheid in de wereld en ze zijn van vitaal belang in de geneeskunde.

Elke kolom van het periodiek systeem wordt een groep genoemd. Elk lid van de groep heeft een vergelijkbare rangschikking van elektronen, wat kan resulteren in vergelijkbare chemische eigenschappen. De groep 15 elementen – stikstof, fosfor, arseen, antimoon, bismut en moscovium – zijn interessant voor mij vanwege hun centrale rol in het leven, evenals in mijn onderzoekslab. Een element dat we bestuderen is fosfor vanwege zijn integrale rol in het lot van cellen.

Maar voordat we op die details ingaan, laten we een korte blik werpen op elk van de elementen van groep 15. Ze zijn een unieke set in hun geschiedenis, gebruik en eigenschappen.

Groep 15 – leven geven en de dood veroorzaken

Stikstof (N) in zijn atmosferische vorm (N₂) maakt ongeveer 78% uit van de lucht die we inademen. Wanneer bacteriën die in plantenwortels leven, het omzetten in een bruikbare vorm via een proces dat stikstoffixatie wordt genoemd, deze elementaire vorm van stikstof wordt opgenomen in veel verbindingen die nodig zijn voor het leven - eiwitten en DNA, bijvoorbeeld. Onderaan de kolom staat Moscovium (Mc), wat interessant is omdat het niet echt in de natuur bestaat. Het is een radioactief element dat alleen in een laboratorium kan worden gegenereerd en minder dan een seconde overleeft.

Arseen (As) komt u misschien bekend voor vanwege de associatie met vergiftigingen. in 1494, Pico della Mirandola, een Italiaanse humanistische filosoof tijdens de Renaissance, werd vergiftigd door arseen, hoewel de details rond zijn vroege dood nog steeds worden besproken. Lange tijd werd aangenomen dat Napoleon Bonaparte in 1821 stierf aan blootstelling aan arseen, maar na uitgebreide vergelijkingen van geconserveerde haarmonsters uit verschillende stadia van zijn leven, onderzoekers concludeerden dat de verhoogde niveaus van arseen hoogstwaarschijnlijk te wijten waren aan conserveringstechnieken van die tijd. Recenter, de Wereldgezondheidsorganisatie schatte dat met arseen verontreinigd drinkwater in Bangladesh resulteerde in meer dan 9, 000 doden in 2001. Hoe arseen vergiftigt en doodt, wordt niet volledig begrepen, maar het lijdt geen twijfel dat het element de vernietiging van vitale organen in het menselijk lichaam veroorzaakt.

Wanneer het element antimoon (Sb) wordt gecombineerd met drie zuurstofatomen om antimoontrioxide te vormen, het wordt veel gebruikt als vlamvertrager voor meubels, tapijten, gordijnen, rubber, kunststoffen en lijmen. De hoeveelheden van dit molecuul in deze huishoudelijke producten zijn meestal erg klein, en deze niveaus van antimoon worden als veilig beschouwd.

Bismut (Bi) is een metaal dat in dezelfde rij van het periodiek systeem wordt aangetroffen als een aantal giftige metalen; echter, verbindingen die bismut bevatten, zijn onschadelijk. Bismutverbindingen zijn te vinden in cosmetica vanwege hun kenmerkende en wenselijke zilverachtige glans. Zelfs als u geen bismutbevattende producten voor persoonlijke verzorging hebt gebruikt, je bent het waarschijnlijk wel eens tegengekomen in het bekende antacidum Peptobismol, dat wordt gebruikt om maagklachten te behandelen, of op 4 juli wanneer u naar vuurwerk kijkt. Het is een bismutverbinding die de knetterende geluiden van het drakenei-vuurwerk veroorzaakt.

Laatste, maar niet de minste, van de groep 15 elementen is fosfor (P). Het werd in 1669 ontdekt door de alchemist Hennig Brandt en genoemd naar het Griekse woord "fosfor, " betekent brenger van licht. Dat komt omdat wanneer de elementaire vorm in wisselwerking staat met zuurstof uit de lucht, het een schitterend licht produceert. Chemici hebben ontdekt hoe ze de kracht van deze reactie kunnen gebruiken voor de ontwikkeling van lucifers. De rode punt van een lucifer bevat nog steeds een vorm van fosfor vandaag.

Fosfaten - regulering van het lot van kankercellen

Naast vonken die door het element worden gegenereerd, fosfor wordt gevonden in een verbinding die bekend staat als een fosfaat:fosfor gekoppeld aan vier zuurstofatomen. In cellen, wanneer een fosfaatmolecuul aan een eiwit is gehecht, het kan inschakelen, of activeren, het eiwit zodat het zijn functie in de cel kan vervullen – zoals het stimuleren van groei.

Als het fosfaat niet meer aan het eiwit vastzit, de cellen stoppen met groeien. Je kunt het bijna zien als de hierboven beschreven lucifers - als het fosfaat er is, de wedstrijd kan ontbranden en de zaken kunnen doorgaan. Wanneer het fosfaat is verwijderd, de lucifer is slechts een stok en er is geen licht aanwezig; in het donker kan niet zoveel werk gebeuren.

In kankercellen, de fosfaattoestand is uit de hand gelopen. Stel je een heleboel verlichte lucifers voor en een zeer lichte kamer die kan resulteren in een vlaag van activiteit. Deze activiteit kan ernstige gevolgen hebben voor cellen. Bijvoorbeeld, ongereguleerde groei en migratie kan leiden tot kanker.

In mijn laboratorium aan de Universiteit van Richmond, we zijn geïnteresseerd in het begrijpen van deze fosfaten en in het bijzonder één eiwit dat ermee in wisselwerking staat. Dit eiwit, genaamd MEMO1, wordt in grote hoeveelheden aangetroffen bij borstkankerpatiënten en zorgt ervoor dat de fosfaten altijd aan eiwitten blijven hechten. We proberen te begrijpen hoe MEMO1 interageert met deze fosfaten en ontwikkelen strategieën om die interacties te verstoren.

We hopen dat ons werk een manier onthult om de fosfaten te helpen verwijderen om de ongecontroleerde groei van cellen te stoppen - met andere woorden, om de lucifers uit te blazen.

Dus de volgende keer dat u de woorden "periodiek systeem, " denk alsjeblieft aan het leven. Denk aan de moleculen die je elk moment van elke dag tegenkomt, denk aan het medicijn dat u gezond houdt en denk aan degenen onder ons die proberen te begrijpen hoe ze u zo kunnen houden.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.