Kobber

Kobber - Mikronæringsstoff hos planter og et livsnødvendig sporstoff hos dyr. Tas opp av røttene som divalent kobberkation (Cu2+). Kobber deltar i fotosyntesens elektrontransport i form av kobberproteinet plastocyanin som befinner seg løselig bundet til det indre av tylakoidmembranen hvor det frakter elektroner mellom fotosystem II og fotosystem I. Kobber i større konsentrasjoner er giftig for både dyr og planter.

Kobber inngår i enzymet cytokrom oksidase i respirasjonskjeden hvor kobber sammen med jern deltar i elektronoverføring og binding av oksygen (O2). ndre eksempler på kobberenzymer Cu-Zn superoksid dismutase som avgifter superoksidradikaler (O2-) til hydrogenperoksid.

Kobber som vanlig inngår i reaksjon med oksygen er også kofaktor i oksidative enzymer som polyfenoloksidaser som oksiderer fenoler til brunfargede polyfenoler f.eks. på snittflater i eple, plomme, banan og potet. Den brune fargen som kommer fram under fermenteringsprosessen i te, kaffe, sjokolade og belgen fra vaniljeorkidéer skyldes polyfenoloksidaser.

 Reseptoren for plantehormonet etylen innholder kobber, samt enzymene askorbat oksidase, peroksidase, og fenol oksidase. Kobber kan bytte ut jern i enzymer og kobbersulfid kan inaktivere enzymer. Kobber kan også virke som et Fenton-reagens , oksiderer fettsyrer og gir membranskader. Kobber påvirker transporten av kalium (K+).

A Laccase er kobberproteiner som finnes i sopp, men også i planter. Hos sopp deltar laccase i nedbrytning av lignin og gir hvitråte. Hos planter har glykoproteinet laccase andre funksjoner.  Polyfenoloksidase er en monofenol monooksygenase (tyrosinase) og skilles fra andre typer polyfenoloksidaser som  katekol oksidase som oksiderer fenoler ved hjelp av dioksygen (O2).  Laccase er en p-difenol oksygen  oksidoreduktase. Plantacyanin er et kobberprotein funnet i griffelen hos vårskrinneblom (Arabidopsis thaliana) som  muligens deltar i veksten av pollenslangen. Kobber er giftig for plantene i høye konsentrasjoner.

Kobber trengs i små mengder som mikronæringsstoff og finnes i jord som toverdig kobber (Cu2+), bundet i mineraler med jern og mangan eller bundet til organiske kolloider. I landbruksområder hvor man bruker kobberholdige fungicider eller slam fra renseanlegg kan kobberinnholdet i jorden bli høyere. Røttene har høyaffinitets opptakssystemer, og det finnes mer generelle bærere for kobber, jern, mangan og zink. Kobberinnholdet er lavt i velluftet sandjord og podsol eller myrjord.Bokhvete er en art som er kjent for å akkumulere kobber, mer i røttene enn i de overjordiske delene.

Kobberforbindelser anvendt i økologisk landbruk og kobberforgiftning 

Kobber (Cu2+) er et mikronæringsstoff, men i høyere konsentrasjon er kobber svært giftig for planter og dyr. Cu2+ i høye konsentrasjoner kan erstatte andre metaller i metallproteiner, eller det kan reagere med SH-grupper på proteiner. Enverdig kobber (Cu+) ansees for å være mer giftig enn toverdig (Cu2+). Cu2+ finnes under aerobe forhold, mens Cu+ under anaerobe reduserende betingelser. Kobber kompleksbindes i organiske chelatorer som humus og fulvinsyrer.I sjøvann finnes kobberhydroksid (Cu(OH)2. Kobbersulfat kan bli brukt som algicid, også for å drepe gjelleparasitter hos fisk. Av landdyr er drøvtyggere mest utsatt for kobberforgiftning. Hvis man har kobberrør i vannforsyningen bør man la vannet renne litt i springen før man bruker det til drikkevann. 

Innen økologisk landbruk blir kobberforbindelser (kobbersulfat, kobberhydroksid, Bordeaux-væske) brukt for å bekjempe sopp- eller bakteriesykdommer blant annet på vindruer og i grønnsakdyrking, fordi syntetiske fungicider ikke kan anvendes. For vindruer gjelder det eggsporesoppen (oomyceten) Plasmopara viticola som gir stor skade, epleskurv som skyldes askomyceten Venturia inaequalis, og tørråtesopp oomycten Phytophthora infestans. Ved gjentatt bruk øker kobberinnholdet i jordsmonnet og kan gi fytotoksisitet. Derfor er det reguleringer i bruken av kobber som fungicid, og man forsøker å redusere bruken og finne mindre giftige erstatninger eller bedre dyrkningsmetoder og sortsvalg. Blant annet planteforsvarsstimulerende midler,og  bruk av biologisk kontroll organismer.

Kobbergruver

Metallutvinning i gruver gir finfordelt materiale som blir deponert i kunstige dammer, innsjøer, fjord (sjødeponering) eller på land. Deponiene gir utlekking av tungmetaller til miljøet. Kobber, nikkel, sink, bly og molybden finnes ofte som sulfidmalm (kis).

Copper Basin i Tennessee i USA var en stor kobbergruve som resulterte i store og varige ødeleggelser av skog og vegetasjon. Ved røsting, oppvarming av kobbersulfidmalmen i en åpen flammeovn ble det sluppet ut store mengder svoveldioksid som i reaksjon med vanndamp i atmosfæren ga svovelsyre og sur nedbør som drepte alle plantene og fisk i området. Skog ble hogd. Seinere ble det laget en fabrikk som omdannet SO2 til svovelsyre. Svovelsyren rant også ut i en elv og drepte alt akvatisk liv. Gruveanlegget ble stengt 1987, men selv etter forsøk på restaurering har satt varige miljøskader i området.

Ved Røros kobberverk  fra 1664-1978 og kobbergruvene på kan man observere slagghauger med avrenning og lite plantevekst. Ved kobbergruvene ved Folldal Verk fra 1748-1941 er det fremdeles avrenningsproblemer med partikulært materiale. Folldal Verk hadde også gruve på Tverrfjellet ved Hjerkinn. Det var også kobbergruver ved Sulitjelma, Løkken Verk (1654-1987), Biddjovagge Gruber, Kjøli gruver (1776-1941), Killingdal gruver (1674-1986), Kjøli gruver (1776-1941), Killingdal gruver (1674-1986)  Bleikvassli Gruber (1957-1997) og Skorovas Gruber (1952-1984). 

Man kan allerede begynne «å glede seg» til «det grønne skifte» og «data- og informasjonsalderen» som resulterer i et umettelig behov for kobber, molybden, krom, litium og sjeldne jordartsmetaller. Ferromangannoduler ved de hydrotermiske undervannskildene og dybhavsgruver («den nye oljen») er det neste på miljøødeleggelsens vei. Elektrifiseringen vil kreve store mengder kobber til kobberledninger. 

Kobberenzymer 

Kobber er et av transisjonsmetallene (overgangsgrunnstoffene) og mesteparten av kobbers funksjoner er koblet til redoksreaksjoner og elektrontransport hvor  Cu+ og Cu2+ inngår i reversibel oksidasjon og reduksjon.  Kobber tas opp av plantene som Cu2+. Kobber har høy affinitet til peptider og sulfhydrylgrupper, karboksylsyrerer og fenoler, slik at kobber er oftest bundet som chelat. Konsentrasjonen av fritt kobber i planten er svært lav. Kobberproteiner kan ha blå farge f.eks. plastocyanin som deltar i elektrontransporten i fotosyntesen.  Andre eksempler på kobberproteiner er:

1) CuZn-superoksid dismutase som omdanner superoksidanionradikaler til hydrogenperoksid.

2) Askorbat oksidase som overfører askorbat til dehydroaskorbat.

3) Cytokrom oksidase som er den terminale elektrontransportøren i mitokondriene.

4) Fenol oksidase som katalyserer oksygenering av fenoler. Oksidasene hydroksylerer monofenoler til difenoler og oksiderer difenoler til o-kinoner. Fenoloksidasene får navn etter sitt viktigste substrat f.eks. monofenoloksidase, polyfenoloksidase, fenolase, og tyrosinase. Polyfenoloksidaser deltar i biosyntese av lignin og alkaloider og danner brunfargede melaninforbindelser f.eks. ved såring i eple og potet. Polyfenol oksidase oksiderer monofenoler til O-difenoler, og dihydroksyfenoler til O-kinon. Kinoner kan polymerisere og reagere med aminosyregrupper i proteiner og gi brunfargete produkter, som i noen tilfeller kan virke som fytoaleksiner. Fenolene finnes i vakuolen, mens polyfenoloksidase finnes i cytoplasma eller plastider, f.eks. i amyloplaster i poteter.   Det er også mulig at kobber kan delta i dannelsen av hydroksylradikaler fra superoksid og hydrogenperoksid på samme måte som for jern i en Fenton-reaksjon. Cu2+ kan også hemme elektrontransporten i fotosyntesen.

5) Laccase. Japansk lakktre (Rhus vernicifera) inneholder laccase og stellacyanin. Mørkfaring og herding av saften fra treet skjer vha. laccase som omdanner oksygen til vann.

Kobbersulfat

Kobber(II)sulfat (CuSO4·5H2O). Kobbersalter har blå farge.

Kobbermangel hos planter

Kobbermangel gir klorose, men kobber er også meget giftig hvis konsentrasjonen er for høy. Kobbermangel gir mørkegrønne blad med nekrotiske flekker i spissen av unge blad, som etter hvert brer seg til basis og kanter. Bladene er vridd og misformet , forkrøplet vekst og det skjer prematur bladavkasting.  Ved mangel på kobber blir celleveggene i xylem (vedvev) og styrkevevet sklerenkym innsatt med mindre lignin fordi fenol oksidase og peroksidase deltar i biosyntesen av lignin. Kobbermangel gir redusert celledeling, redusert strekningsvekst, mindre siderøtter som også er brunfargete.

Kobber og kjemi

Kobber (l. aes cyprium - metall fra Kypros) har atomnummer 29, og befinner seg i periodesystemet i gruppe 11 og periode 4, og er et transisjonsmetall. Kobber har vært kjent av menneskene i tusenvis av år, fra gamle sivilisasjoner. Det har vært brukt til redskaper, våpen, mynter, smykker,  og som bestanddel i bronse (legering av kobber og tinn). Messing er en legering og kobber og sink. Kobber kan strekkes ut i tynne ledninger som fører elektrisk strøm. Kobberrør for ledning av vann, parafin eller gass (vær obs hvis det blir blått belegg i badekar eller servant, kobber er giftig, og la vannet renne litt før du bruker det til drikkevann. Hvis det er irr i kokekar må det ikke brukes til mat). Kobber brukt i takbeslag og takrenner får en naturlig beskyttende hinne fra oksidasjon.  Bergverksindustri og Røros kobberverk, Olavsgruva, Johan Falkberget. Kobber har meget god elektrisk og termisk ledningsevne.

Metallisk kobber er brunfarget kan lages ved elektrolyse, og rent kobber er nødvendig for å kunne brukes i elektriske ledninger. Urent kobber brukes som anode i elektrolysecellen med kobbersulfat og svovelsyre som elektrolytt. Ved katoden er det tynne plater med ekstra rent kobber. Ved katoden blir kobber redusert, og etter hvert som anoden forbrukes blir kobberkatoden med rent kobber større. Rester med anodeslam som kan inneholde, gull, sølv og platina fjernes fra raffineringsprosessen.

Kalkositt (gr. khalkos – kobber, eng. chalcocit  er et kobbermineral som inneholder kobbersulfid (Cu2S). Kan også finnes i tilknytning til  hydrotermiske undervannskilder

Andre kobbermineraler er alkopyritt (CuFeS2), kupritt (Cu2O), bornitt (Cu5FeS4), azuritt (Cu3(OH)2(CO3)2) og malakitt (Cu2CO3(OH)2, jfr. fargen malakittgrønn. De vanligste kobbermineralene er sulfider.

 Kobber er et av de første metallene som mennesket startet å utvinne. Sammen med tinn gir det legeringen bronse, Bronsealderen. Romerne startet utvinning av kobber på Kypros for mer enn 7000 år siden, jfr, navnet kobber.

De største forekomstene av kobber i verden finnes i Chile, Peru, USA, Zaire, Zambia, Den demokratiske republikken Kongo og Canada. Grunnet god elektrisk ledningsevne er i «det grønne skiftet» kobber et meget etterspurt metall. Det motstår korrosjon og brukes i takplater og takrenner. Blå vitriol, kobbersulfat  (CuSO4∙H2O), danner lett pentahydrat 5H2O, blir brukt i landbruket som antisoppmiddel (fungicid) og som algisid i vann. Vitriol er et navn fra oldtiden. Kalles også blåstein eller kobbervitriol. Krystallvannet bidrar til den blå fargen.  

Kobber finnes i den oksiderte formen kuprik (Cu2+, Cu(II)) og den reduserte formen kupro (Cu+, Cu(I)). Kobber har høyt redokspotensial og er et transisjonsmetall som deltar i elektrontransport i fotosyntese. Kobber bindes til nitrogen (N)  og svovel (S) i kobberproteiner, henholdsvis aminosyrene histidin og svovelaminosyren cystein.

Hemocyanin inneholder Cu+ og blir brukt til å frakte oksygen i hemolymfen hos invertebrater. Det er ofte en særegen vegetasjon tilknyttet områder med høyt innhold av kobber i jorda.

Tilbake til hovedside

Publisert 4. feb. 2011 10:30 - Sist endret 9. sep. 2021 10:21