Mitä me tiedämme ja mistä kohtaa kehoa se löytyy?

Mitä tiedämme rikistä ja mitkä ovat sen ominaisuudet?

Rikki on tärkeä epäorgaaninen alkuaine. Sitä esiintyy yleisesti ympäristössämme, niin ilmakehässä, vedessä kuin maaperässäkin. Se on myös tärkeä osa biologisia järjestelmiä - kasveja, eläimiä ja ihmisiä.

Se tunnetaan kemiallisella tunnuksella S, joka on peräisin latinankielisestä nimestä sulphur.

Rikki on alkuaine, joka kuuluu kemiallisten alkuaineiden jaksollisen järjestelmän ryhmään 16, ja se esiintyy jaksossa 3.

Nimi tulee kreikan sanoista chalkos (malmi) ja gennaó (muodostaa).

Nimi viittaa siis siihen, että ne ovat malmia muodostavia ja esiintyvät pääasiassa malmin muodossa.

Alkuainerikki on huoneenlämmössä haurasta kiteistä kiinteää ainetta, joka on väriltään vaaleankeltaista, hajutonta ja mautonta.

Se on epämetallinen alkuaine, joka ei pysty johtamaan sähkövirtaa, ei liukene veteen, mutta liukenee orgaanisiin liuottimiin.

Se on varsin reaktiivinen ja yhdistyy monien alkuaineiden kanssa. Se palaa tyypillisellä sinisellä liekillä muodostaen rikkidioksidia, jolla on jo valmiiksi ärsyttävä ja tukahduttava haju.

Rikki pystyy muodostamaan monia moniatomisia molekyylejä kiinteässä, nestemäisessä ja kaasumaisessa muodossa, eli sillä on monia muotoja.

Taulukkomuotoinen yhteenveto rikkiä koskevista kemiallisista ja fysikaalisista perustiedoista.

Se on maailmankaikkeuden kymmenenneksi runsain alkuaine.

Sitä esiintyy vähemmän luonnollisessa alkuaineena, mutta paljon yleisemmin yhdisteissä, joissa se esiintyy pääasiassa sulfideina (S2-) tai sulfaatteina (SO42-).

Se on osa maanalaisia esiintymiä - sulfidimalmina (puhtaassa muodossa), erilaisina mineraaleina, osana kuumia lähteitä ja geysirejä sekä fossiilisissa polttoaineissa (öljy, maakaasu, hiili).

Sitä esiintyy myös hyvin usein tuliperäisillä alueilla alkuainemuodossaan.

Tunnetuimpia sulfidimineraaleja ovat pyriitti (FeS2), sinooperikiisu (HgS), galeniini (PbS), sfaleriitti (ZnS) tai antimoniitti (Sb2S3). Tunnetuimpia sulfaattimineraaleja ovat kipsi (CaSO4), sellastiini (SrSO4) tai barriitti (BaSO4).

Rikki on tunnettu jo esihistorialliselta ajalta lähtien, koska sitä on ollut olemassa puhtaassa muodossa. Esihistorialliset ihmiset käyttivät rikkiä luolamaalausten väriaineena, ja sitä käytettiin egyptiläisten uskontojen seremonioissa. Se mainitaan myös Raamatussa - rikin ruokkimien helvetin tulien yhteydessä.

Rikin käytännön käyttö alkoi Egyptissä, jossa sitä käytettiin puuvillan valkaisuun, tai Kiinassa, jossa sitä käytettiin räjähteiden osana.

Ranskalainen kemisti Antoine Lavoisier löysi rikin alkuaineena vuonna 1777, ja vasta vuonna 1809 sen todettiin olevan kemiallinen alkuaine.

Nykyään rikkiä käytetään pääasiassa (jopa 85 prosenttia kokonaismääristä) rikkihapon valmistukseen, jota käytetään esimerkiksi lannoitteiden, pigmenttien, räjähteiden, öljytuotteiden, paristojen ja akkujen valmistukseen.

Rikkiä käytetään myös paperin, väriaineiden, tulitikkujen, hyönteis- ja hometappajien valmistuksessa, valkaisuaineena, säilöntäaineena, antioksidanttina tai lääkkeiden ainesosana (esim. antibiootit, anestesia-aineet, kipulääkkeet, antiemeettiset aineet, emetiikka tai sydänsairauksien hoidossa).

Mikä on rikin tehtävä elimistössä?

Rikkiä esiintyy ihmiskehossa lähes aina osana monimutkaisempia molekyylejä. Sitä ei esiinny vapaassa muodossa.

Näillä molekyyleillä, joiden korvaamaton osa rikki on, on tärkeä rooli monissa fysiologisissa prosesseissa. Ne ovat välttämättömiä elimistön terveydelle ja asianmukaiselle toiminnalle.

Suurin osa rikistä on monimutkaisissa orgaanisissa yhdisteissä, kuten aminohapoissa, proteiineissa, entsyymeissä tai vitamiineissa. Rikkiä esiintyy näissä yhdisteissä monissa eri kokoonpanoissa.

Yleisimpiä aminohappoja, joiden rakenteessa on rikkiä, ovat metioniini, kysteiini, homokysteiini ja tauriini. Muita ovat kystiini, kystationi tai kysteiinihappo.

Suurin osuus elimistön kokonaisrikkimäärästä on proteiineissa, joiden rakennusaineita ovat rikkipitoiset aminohapot.

Vitamiineista tärkeimpiä ovat tiamiini (B1-vitamiini) ja biotiini (B7-vitamiini). Rikkiä on myös muissa orgaanisissa yhdisteissä, kuten lipoiinihapossa, koentsyymi A:ssa, glutationissa, kondroitiinisulfaatissa, hepariinissa, estrogeeneissä tai fibrinogeenissa.

Rikin biologisiin perustehtäviin, joko sellaisenaan tai osana monimutkaisempia molekyylejä, kuuluvat seuraavat:

• Se on aminohappojen, vitamiinien ja muiden tärkeiden orgaanisten yhdisteiden rakennusaine.
• Se osallistuu proteiinien rakenteeseen ja toimintaan (aminohappojen kautta, jotka ovat proteiinien perusrakennusaineita).
• Se vaikuttaa entsyymien toimintaan ja aineenvaihduntaprosesseihin.
• Edistää hiusten, kynsien, ihon ja ruston lujuutta ja kestävyyttä.
• Sillä on antioksidanttisia vaikutuksia.
• Sillä on antimikrobisia ja sienilääkkeitä ehkäiseviä vaikutuksia.
• Vaikuttaa suotuisasti aivojen ja hermojen kehitykseen ja toimintaan.
• Vaikuttaa hormonitoimintaan.
• Ulkoisesti käytettynä se hidastaa ihosolujen muodostumista ja lisääntymistä (tätä vaikutusta käytetään erilaisten ihosairauksien hoidossa).

Tärkeimmät rikin lähteet elimistölle

Ihmisen tärkein rikin lähde on ruoka. Rikki kulkeutuu ravinnon kautta monimutkaisempina yhdisteinä (lähinnä aminohappoina ja vitamiineina) tai yksinkertaisempina yhdisteinä - sulfiitteina tai sulfaatteina.

Monet rikkiyhdisteet ovat ihmiselle myrkyllisiä (esim. rikkivety), ei ainoastaan suun kautta nautittuna vaan myös hengitettynä.

Siksi on olemassa vain rajallinen määrä rikkiyhdisteitä, jotka ovat turvallisia ja tarpeellisia ihmiskeholle.

Suurin osa ravinnon sisältämästä rikistä on peräisin kahdesta aminohaposta - metioniinista ja kysteiinistä. Näitä aminohappoja esiintyy sekä kasvi- että eläinperäisissä proteiineissa.

Metioniini on välttämätön aminohappo, jota elimistö ei pysty valmistamaan itse, joten olemme riippuvaisia sen saannista ravinnosta.

Kysteiinin kohdalla tilanne on hieman erilainen. Se ei ole välttämätön aminohappo, koska kysteiini muodostuu elimistössä metioniinin aineenvaihdunnassa.

Kysteiinin fysiologinen tarve tyydytetään paitsi ravinnosta saatavalla kysteiinillä myös lisääntyneellä metioniinin saannilla, joka myöhemmin metaboloituu kysteiiniksi.

Ihmisen päivittäinen rikin tarve täyttyy riittävästi, jos näitä aminohappoja saadaan ravinnosta noin 13 mg/kg.

Ravitsemuksellisesta näkökulmasta katsottuna myös pelkkä metioniini voi toimittaa elimistölle kaiken tarvitsemansa rikin.

Rikkiä kulkeutuu elimistöön myös ravinnossa esiintyvien epäorgaanisten yhdisteiden eli sulfaattien tai sulfiittien välityksellä, jotka ovat kuitenkin vain vähäinen rikkilähde elimistölle.

Niiden imeytyminen ruoansulatuskanavassa on vähäistä, ja siksi ne sisältyvät harvoin vaadittuun päivittäiseen rikin saantimäärään.

Runsasrikkisiä eläinperäisiä elintarvikkeita ovat eläinproteiinit, kananmunat, maitotuotteet, liha, kala ja äyriäiset.

Kasviperäisistä elintarvikkeista tärkeimpiä ovat vihannekset (sipuli, valkosipuli, purjo, ruohosipuli, kaali, lehtikaali, kukkakaali, parsakaali, vesikrassi, sinappi, piparjuuri, retiisi), hedelmät (vadelmat), pähkinät ja vehnänalkio.

Rikkiä on myös kivennäisvesissä tai pieniä määriä vesijohtovedessä.

Rikki voi joissakin proteiinipitoisissa elintarvikkeissa tuoksua, joka muistuttaa mädän kananmunan hajua.

Rikille ja sen optimaaliselle päivittäiselle saannille ei ole määritelty suosituksia. Rikkiä sisältävien aminohappojen riittävä saanti takaa elimistön asianmukaisen toiminnan kannalta riittävän ja tarpeellisen määrän rikkiä.

Elintarviketeollisuudessa on myös nähtävissä, että elintarvikkeisiin lisätään tarkoituksellisesti rikkiä jalostuksen aikana.

Tämä tarkoittaa sulfiittien lisäämistä, jotka toimivat elintarvikkeissa säilöntäaineina, antioksidantteina tai valkaisuaineina.

Yleensä sulfiitteja lisätään elintarvikkeisiin, kuten esim:

• Hedelmät ja vihannekset raakana, jalostettuina, pakastettuina, kuivattuina tai säilöttyinä, mehuina, hilloina, marmeladeina tai levitteinä.
• makeiset, siirapit ja makeutusaineet.
• viljat ja viljatuotteet, pähkinät
• Lihavalmisteet
• Kala ja äyriäiset
• Yrtit ja mausteet
• Olut, viini, alkoholi ja maustetut juomat

Taulukkoluettelo sallituista elintarvikelisäaineista

Sulfiitteja on myös monissa lääkkeissä ja ravintolisissä.

Rikki - saannista erittymiseen asti

Imeytyminen

Kuten jo mainittiin, lähes kaikki rikki kulkeutuu elimistöön kahden aminohapon - metioniinin tai kysteiinin - kautta.

Metioniinin tapauksessa ensisijainen imeytymispaikka on ohutsuoli. Siellä metioniini imeytyy erityisten kuljettajien välityksellä.

Metioniini on yksi niistä aminohapoista, joiden imeytymisnopeus ruoansulatuskanavassa on suurin.

Metioniinin osuus imeytyvästä metioniinista on suhteellisen suuri, mutta noin 20-30 prosenttia määrästä metaboloituu suoraan imeytymisen aikana sulfaateiksi.

Kysteiini imeytyy ohutsuolen ympäristöstä ja myös tiettyjen energiasta riippuvaisten kuljettajien kautta.

Epäorgaanisten rikkiyhdisteiden eli ravinnosta otettujen tai aminohappoaineenvaihdunnassa muodostuneiden sulfaattien tai sulfiittien imeytyminen ruoansulatuskanavassa on vähäistä.

Suurin osa sulfaateista imeytyy ohutsuolesta ja paksusuolesta enintään 1 grammaan asti. Imeytyminen tapahtuu natriumsulfaattikuljettajan kautta.

Jakautuminen

Sulfaatit ovat ihmisveren runsaimpien anionien listalla neljäntenä.

Niiden pitoisuus virtsassa on noin 300 µmol/l. Sulfaattien tai rikkipitoisten aminohappojen saanti ravinnosta nostaa niiden pitoisuutta joskus kaksinkertaiseksi.

Sulfiittien tavanomainen pitoisuus veressä on 5 µmol/l, mutta se voi olla viitealueella 0-10 µmol/l.

Tavanomaisissa verikokeissa ei määritetä rikin tai sen yhdisteiden pitoisuutta.

Rikki kulkeutuu verestä takaisin elimistön kudoksiin ja soluihin useiden eri kantajien välityksellä.

Rikkiä sisältävät sulfaatit tai aminohapot pystyvät myös kulkemaan istukan läpi molempiin suuntiin. Tämä kyky kulkea molempiin suuntiin on välttämätöntä sekä sikiön riittävän rikin saannin ylläpitämiseksi että haitallisen liiallisen saannin estämiseksi.

Rikki kulkee myös veri-aivoesteen läpi kystiininä, joka hajoaa aivojen ympäristössä sulfaatiksi.

Rikin aineenvaihdunta ja varastointi

Koska rikki otetaan ravinnosta yleensä monimutkaisempina molekyyleinä, se metaboloituu tai hajoaa yksinkertaisempiin molekyyleihin elimistössä.

Yleisesti ottaen rikki metaboloituu hapettamalla rikkiä sulfidien S2- muodossa (tässä muodossa se esiintyy monimutkaisemmissa orgaanisissa yhdisteissä) sulfiiteiksi SO32- ja edelleen sulfaateiksi SO42-.

Sulfaatit voivat varastoitua kudoksiin askorbaattiin sitoutuneina ja muodostaa näin rikkivarastoja. Nämä rikkivarastot ovat kuitenkin hyvin pieniä. Myöhemmin entsyymit vapauttavat rikin askorbaattiin sitoutuneena elimistön tarpeiden mukaan.

Metioniinin aineenvaihdunta tapahtuu useiden entsyymien ohjaamien prosessien kautta. Metioniinin aineenvaihdunnan lopputuloksena muodostuu sulfaattia.

Sulfaatin lisäksi sen aineenvaihdunnassa muodostuu kuitenkin homokysteiiniä, kystationeja, kystiiniä, tauriinia ja myös kysteiiniä. Nämä ovat metioniinin aineenvaihdunnan tuotteita.

Kysteiini ei ole välttämätön aminohappo. Siksi kysteiinin lähteenä ei ole vain ruoka itsessään, vaan se voi myös muodostua elimistössä metioniinin ansiosta.

Itse kysteiini- ja metioniinimolekyylit eivät varastoidu elimistöön. Niiden kohtalona on, että ne hapettuvat epäorgaanisiksi sulfaateiksi tai sitoutuvat glutationiin (kolmesta aminohaposta koostuva tripeptidi, jolla on voimakkaita antioksidanttisia ominaisuuksia).

Erittyminen

Rikki ja sen yhdisteet poistuvat elimistöstä pääasiassa virtsan mukana.

Ihminen erittää päivittäin virtsaan yhteensä noin 1,3 g rikkiä. Jos rikin saanti ravinnosta on suurempaa, erittyvän rikin osuus kasvaa.

Rikki erittyy virtsaan orgaanisten esterien muodossa (noin 15 %). Loput tilavuushäviöstä tapahtuu sulfaatteina.

Rikin erittymisnopeuteen keuhkoista vaikuttaa myös elimistön D-vitamiinipitoisuus.

Muut rikin erittymisreitit, esim. ulosteet, ovat vähäisiä (< 0,5 mmol/vrk).

Mitä seurauksia on fysiologisesta rikkipitoisuudesta poikkeamisesta?

Kuten muidenkin kivennäisaineiden tai hivenaineiden kohdalla, on tärkeää pitää rikki elimistölle hyödyllisellä ja turvallisella tasolla.

Rikin puutteen patologisia seurauksia ihmiskehossa ei ole määritelty, eikä niitä siksi tunneta.

Joissakin lähteissä on raportoitu, että aivojen toimintahäiriöitä ja sidekudosvaurioita on esiintynyt potilailla, joilla on puutos tietyissä rikin kantajissa.

Liian korkeat rikkipitoisuudet elimistössä voivat aiheuttaa mineraalien häviämistä luista ja lisätä osteoporoosin riskiä.

Altistuminen suurille rikkiannoksille voi aiheuttaa astmakohtauksia ja ihoallergisia reaktioita, kuten nokkosihottumaa.

Rikki sisältää myös monia ihmiselle myrkyllisiä yhdisteitä. Esimerkkinä tästä on rikkidioksidi.

Elimistön altistuminen näille yhdisteille esimerkiksi ilmansaasteiden muodossa aiheuttaa ylähengitysteiden tulehduksia, hengitysteiden ahtautumista ja keuhkosairauksia.

Tärkein ja suurin rikin lähde on ravinnosta saatava rikki rikkipitoisten aminohappojen metioniinin ja kysteiinin muodossa.

Siksi niiden puutteen tai liiallisuuden aiheuttamat oireet voivat osittain johtua rikistä.

Ensisijainen syy metioniinin ja kysteiinin puutteeseen elimistössä on huomattavasti liian vähäinen proteiinin saanti ravinnosta. Ellei näiden kahden aminohapon imeytymiseen tai aineenvaihduntaan liity ongelmia, puute voidaan korjata lisäämällä niiden saantia.

Näiden aminohappojen imeytymisessä tai aineenvaihdunnassa tunnetaan kuitenkin myös synnynnäisiä vikoja. Näin ollen niiden liiallinen tai riittämätön määrä elimistössä ei ole suoraan riippuvainen ravinnon saannista.

Synnynnäisiä imeytymishäiriöitä ovat esimerkiksi erilaiset imeytymishäiriöt.

Aineenvaihduntahäiriöihin kuuluvat metioniinin ja kysteiinin aineenvaihduntaan osallistuvien eri entsyymien toimintahäiriöt. Tämä johtaa lopulta niiden aineenvaihduntatuotteiden kertymiseen tai puuttumiseen elimistöstä.

Yleensä nämä häiriöt ilmenevät ensisijaisesti seuraavasti:

• heikentynyt psyykkinen toimintakyky
• yksilön viivästynyt kehitys
• kouristushäiriöt
• liikehäiriöt
• verihäiriöt, kuten punasolujen ja verihiutaleiden puutos.
• tiettyjen aineenvaihduntatuotteiden liiallinen kertyminen virtsaan.
• munuais- ja virtsakivien muodostuminen

Tärkeä häiriö, joka liittyy rikkipitoisten aminohappojen heikentyneeseen aineenvaihduntaan, on homokystinuria-niminen häiriö.

Se syntyy homokysteiinin muuntamista rikiksi helpottavan kystationiinisyntaasientsyymin puutteellisen toiminnan seurauksena.

Homokysteiini kertyy näin ollen suuria määriä vereen ja aiheuttaa terveysongelmia. Sitä erittyy myös suuria määriä virtsaan.

Koska homokysteiini on kysteiinin muodostumisen esiaste, sen tuotanto vähenee tässä sairaudessa.

Homokystinuria aiheuttaa silmävaurioita (likinäköisyys, linssin samentuminen ja siirtyminen), luustovaurioita (osteoporoosi, skolioosi, murtumat) tai hermoston häiriöitä (viivästynyt kehitys, älyllinen kehitysvammaisuus, psyykkiset häiriöt).

Homokysteiini on myös merkittävä tekijä sydän- ja verisuonitautien, erityisesti syvien laskimoiden tromboosin, keuhkoembolian tai aivohalvauksen synnyssä.

Joissakin tutkimuksissa metioniini on yhdistetty myös tiettyjen syöpien kehittymiseen, koska joidenkin syöpäsolujen kasvu on riippuvainen tästä aminohaposta.