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Lexikon der Biologie: Vanadium

Vanadium s, Vanadin, chemisches Zeichen V, ein chemisches Element, in reinem Zustand ein hellweißes, hämmer- und walzbares Schwermetall. Es gibt zunehmend Hinweise dafür, daß Vanadium ein für Mensch und Tier essentielles Spurenelement ist. Die besondere biologische Bedeutung des Vanadiums besteht in seiner Fähigkeit, einerseits in anionischer Form als Vanadat kompetitiv zum Phosphat in dessen Stoffwechsel einzugreifen (Enzymhemmung/-stimulierung) und andererseits in kationischer Form (z.B. als VO3+) mit biogenen Liganden (auch Proteinen) zu interagieren. Die tägliche Aufnahme mit einer normalen Mischkost variiert stark (20 μg–1 mg) und deckt den möglichen Bedarf. Unphysiologisch hohe Konzentrationen wirken schleimhautreizend und toxisch. Bei chronischer Belastung verfärbt sich die Zunge grünschwarz; Asthma, Übelkeit und Krämpfe können auftreten. Vanadismus (veraltet für Vanadiumvergiftung) ist eine anerkannte Berufskrankheit, die auf Einatmen oder Verschlucken von Vanadium-haltigem Staub oder Rauch, vor allem bei der Vanadiumgewinnung, Eisen- und Kupferverhüttung, Stahlveredlung sowie beim Reinigen von Ölheizungsanlagen zurückgeht. Die akute Form ist mit Reizung von Nasen-, Rachen-, Mund- und Augenschleimhäuten verbunden, chronische Belastungen mit Bronchitis und Bronchopneumonie. Der MAK-Wert für Vanadiumpentoxid beträgt 0,05 mg/m3. Vanadium wird in fünfwertigem Zustand (V5+) mit der Nahrung aufgenommen und im Zellinnern von V5+ zu V3+ reduziert. Ein Vanadiummangel verursacht erhöhte Konzentrationen von Cholesterin und Triglyceriden im Plasma. Vanadium stimuliert die Oxidation von Phospholipiden und unterdrückt die Synthese von Cholesterin durch Hemmung der Squalen-Synthase, eines mikrosomalen Enzymsystems der Leber. Außerdem stimuliert es die Acetoacetyl-CoA-Deacylase in Leber-Mitochondrien und soll eine Rolle bei der Knochenbildung spielen. Einige Seescheiden zeigen die Fähigkeit, Vanadium aus dem umgebenden Meerwasser zu konzentrieren. Bestimmte Grünalgen (Chlorophyta) benötigen Vanadium für ein optimales Wachstum, und die Stickstoffixierung durch Azotobacter kann durch Vanadium gesteigert werden. Nitrogenase, Schwermetallresistenz.

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