1-Định nghiã.

Phosphorous là gì? Theo tiếng Hy lạp (Greek) thì phos là nhẹ (light), còn phorous là sinh ra nhiều lợi (bearer). Tại sao là nhẹ mà sanh ra nhiều lợi?  Ôi, tiếng Hy lạp sao mà chứa cả khung trời triết lý thâm sâu qúa vậy !. Vậy lợi ở chỗ nào? Ta sẽ được tìm hiểu sau. Phosphorous dù cho là dạng hữu cơ hay vô cơ (organic or inorganic) đều được phân bổ khắp châu thân con người.

Trở về thuở xa xưa mà chúng ta có thể hay không có thể đã có mà ngày nay được tái sinh lại nhiều kiếp được làm người hiện tại,và phải đợi đến năm 1669 khi một nhà hoá học người Đức là Henning Brand, qua việc điều chế từ nước tiểu (urine), thì  thấy rằng trong đó có một hàm lượng phosphate tan trong nước tiểu do từ sự biến đổi bình thường mà có. Cộng tác với Brand là Hamburg, cả hai cất nước tiểu để lấy muối (salts), bởi vì trong nước tiểu có vị mặn,  thì thấy rằng trong chu trình chưng cất trên (distill), sau cùng có một chất màu trắng sáng chói lên trong tối và bừng cháy rực sáng lên. Từ đó trở đi, danh từ phosphorescence lại được dùng để chỉ những tính chất chiếu sáng trong tối mà không cần đốt cháy. Vì thiếu tài liệu nghiên cứu về vấn đề nầy, nên tôi tạm cho rằng tất cả mọi vấn đề liên qua đến phosphorous đối với con người bắt đầu từ đây. Phosphorous đã có trong con ngườl từ lâu và được khám phá từ năm 1669 để tìm hiểu vai trò của nó ở trong con người như thế nào?. Và Phosphorous có lẽ cũng đã được dùng ngoài đời từ lâu rồi trước thời điểm trên và còn trước nữa.

2-Phosphorous ngoài đời ra sao?

Khởi đầu bằng những diêm quẹt đầu tiên làm bằng hợp chất của phosphorous của một thuở nào đó lại được coi là nguy hiễm chết người bởi lẽ ví chính nó mang độc chất. Những kẽ tội phạm, những người tự tử, những tai nạn do độc chất gây ra là kết quả do việc dùng các diêm quẹt đó. Như một bà vợ hay ngược lại để cho có sự công bằng, tham dự vào giết chồng/hay vợ bà bằng cách cho chồng/hay vợ ăn thức ăn có trộn lẫn chất phosphorous trắng trong đó, khi người chồng/ hay vợ chết ngay sau khi ăn, và các thám tử khám phá ra rằng thịt hầm (stew) lại tỏa ra ánh sáng trong chính nó. Chúnh là phosphorous. Phosphorous độc thật. Trong thế chiến thứ I (World War I), phosphorous và mọi biến thái từ nó, là những vủ khí được dùng trong chiến tranh được coi là rất độc hại. Còn thế chiến thứ hai (World War II), phosphorus được dùng làm bomb trong chiến tranh, một loại bomb không thể tự chửa khi nó cháy và con người bị phỏng vì nó thì vết thương coi như vô cùng tai hại.

Trong thị trường thương mãi, phosphorous được dùng rộng rải hơn. Như thuốc diệt cỏ herbicide glyphosphate mà tên thương mãi là Roundup. Còn việc sản xuất chất phosphorous trắng nên được điều chế tại chổ nơi nhà máy sản xuất, nếu nó được chuyên chở thì nó thuộc thể lỏng hấp thu nhiệt. Bởi lẽ, những tai nạn do sự chuyên chở, do xe lửa trật đường rầy (derailments) xãy ra tại Brownston, Nebraska và Miamisburg, Ohio gây ra những đám cháy kh̉ung khiếp. Cái tai nạn khiếp đãm nhất gần đây đã hũy hoại môi sinh to lớn là vào năm 1968 là khi phosphorous bị đổ tràn xuống biển từ vịnh  Placentia Bay, Newfoundland. Như vậy, nó không mang đến cho nhiều lợi cho con người?- Không đâu, chính nó mang lại nhiều lợi, làm chiến tranh mau kết thúc và tiêu diệt bọn độc tài khát máu, xóa mọi bất công xã hội, đưa ánh sáng nhân quyền chiếu sáng dưới qủa địa cầu nầy mà người dân sống trong các nước tự do đang thụ hưởng cái quyền làm người cứ tạm coi là khá đầy đủ và tự do nhất.

Trở về lãnh vực hoá học vô cơ thì nó là một thành phần hoá học có đặc tính: (atomic number) số nguyên tử là 15, (atomic weight) khối lượng nguyên tử là 31, ký hiệu là P, không phải là kim loại (nonmetals), các vòng điện tử (electrons) là 2 8 5, màu sắc có tới 3 thứ: trắng, đen và đỏ. Tỉ trọng thì cũng khác nhau: đen có tỷ trọng lớn nhất, còn trắng:1.823g/cm^-3 ,đỏ: 2,34 g/cm^-3, đen: 2.69gcm^-3, vv.. Cháy dễ khi để trong không khí, thiết yếu cho đời sống, dùng làm phân bón, cháy rực sáng trong tối, vv.

Trong thương mãi nhất là Nông nghiệp, nó là thành phần hoá học quan trọng trong việc tạo ra sự thụ tinh hoa qủa. Ra chợ mua phân bón cây cho nhiều trái, ta thấy NPK. Chữ P chính là hắn. Nhưng không phải là hắn mà là hắn. Tại sao? Phosphorous ở trong trường hợp nầy là do ṃôt hợp chất mà thành có tên là phosphates, mà chất sau cùng nầy có thấy trong hầu hết các sinh vật sống. Hay nói theo kiểu văn chương gọi là chúng hiện hữu trong chúng sinh hữu tình và vô tình. Nghiã là chúng đóng một vai trò tích cực trong sự sống còn  từ cây cỏ cho đến muôn vật và chúng đem đến một nguồn năng lượng và nguồn gốc của sự di truyền. Nếu không có nó, thì không có hoa anh đào từ hàng ngàn năm nay, nghiã là chính nó giữ những đặc tính từ ngàn đời của giống nó. Chúng mình cũng vậy với 4000 năm văn hiến mà có hơn 1000 bị Tàu nô lệ, 100 năm bị Tây nô lệ, vv thì ngày nay vẫn còn là con người Việt nam, vẫn da vàng, mũi tẹt, vẫn đứng lên, luôn luôn ngưởng cao cổ tiến tới, không biết qùy hay bò hoặc luồn cúi (to bow), cũng không cầu cạnh hay van xin là nhờ phosphorous làm khung của sự di truyền giồng giống Việt bất khuất.  Phosphate là thứ hữu ích cho nông nghiệp vô vùng, dưới một cái tên mới là superphosphate. Mà superphosphate là một hợp chất giữa calcium phosphate và sulfuric acid. Một hợp chất như vậy gồm có hai chất calcium phosphate va calcium sulphate. Để có hình dung hợp chất ấy, phương trình được viết ra như sau:

Calcium phosphate  + sulfuric acid --à calcium phosphate +calcium sulphate

Ca₃(PO₄) ₂ (s)    + 2H₂SO₄  (l)   ---->     Ca(H₂ PO₄) ₂ (s)  +  2 Ca(SO) ₄ (s)

                                                                           Superphosphate

Còn nếu chất calcium phosphate nầy tác dụng với phosphoric acid     H₃ PO₄ (aq) sẽ cho ta không những là superphosphate mà ph̉an ứng nầy hữu ích hơn vì tạo nhiều phì nhiêu hơn cho đất là cho thực vật, và ta gọi đó là phản ứng cho gấp đôi phosphate  hay gấp ba lần phosphate.

Làm sao có được phosphoric acid? Cái dễ nhất là nghiền nát đá phosphate (phophate rock) hay calcium phosphate rồi cho tác dụng với sulphuric acid, giống như cách làm tạo ra superphosphate  vừa nói ở trên, rồi sau đó sử lý sulphuric acid bằng cách dùng thạch cao (gypsum) đ̉ể cho nó kế tủa lại (precipitation) rồi lọc, ta được một dung dịch solution là phosphoric acid khoàng 65%.

Phosphorous là một khoáng vô cơ thiết yếu trong đất mà ta có thể nghiên cứu để hiểu sâu rộng về sự bảo tồn của đất (soil conservation) là hiểu rõ thực vật hấp thụ từ dưới đất một cách có phương pháp và nhân hậu. Nghĩa là cây sẽ trả lại cho đất những gì cây đã mượn lấy. Cây cỏ còn biết giữ nhân nghiã huống chi là con người sao lại chóng quên. Tuy nhiên khi chất phosphate nầy vào đất và thấm vào sâu vào lòng đất ở mạch nước ngầm hay tự nó được cho thảy vaò sông rạch một cách vô tội vạ, thì chính nó làm nguy hại môi sinh (environmental damages) và là một thức ăn cung cấp đặc biệt cho algae (act as nutrient for algae) mà ta gọi là sự bùng phát algae? Tại sao gọi là nguy hại cho môi sinh? Vì các algae nầy hút lấy hết oxygen trong nước, nên làm cho mọi sinh vật sống dưới nước không thể sống nổi (almost impossible for all) nên tạo ra một sự ô nhiễm quan trọng (serious pollution problem).

Không những thế, hợp chất phosphore còn dùng nhiều khiá cạnh một cách rất rộng rải như trong chất nổ, thuốc xác tr̀ung, kem đáng răng và tẩy trắng, vv. Và ta thấy hợp chất của Phosphorous có nhiều tên khác nhau như sau: Theo ("http://en.wikipedia.org/wiki/Phosphorus") thì compound của phosphorous là: Ammonium phosphate ((NH₄)₃PO₄),Calcium phosphate (Ca₃(PO₄)₂) , Calcium dihydrogen phosphate (Ca(H₂PO₄)₂),Calcium phosphide (Ca₃P₂) , Iron(III) phosphate (FePO₄) , Iron(II) phosphate (Fe₃(PO₄)₂) , Gallium(III) phosphide (GaP) , Hypophosphorous acid (H₃PO₂) , Phosphine (Phosphorus Trihydride PH₃) , Phosphoric acid (H₃PO₄) , Phosphorus pentabromide (PBr₅) , Phosphorus pentasulfide (P₂S₅) , Phosphorus pentoxide (P₂O₅) , Phosphorus sesquisulfide (P₄S₃), Phosphorus tribromide (PBr₃) , Phosphorus trichloride (PCl₃), Phosphorus triiodide (PI₃) , Monopotassium phosphate (KH₂PO₄), Trisodium phosphate (Na₃PO₄)  etc...

2-1- Cách tìm phosphorous trắng.

Một câu hỏi được nêu ra là tại sao lại có phosphorous trắng? Phải nói rằng chính thiên nhiên tạo ra nó khi có đủ 3 yếu tố: carbon, cát và hổn hợp gọi là apatite dưới một nhiệt độ cao, như vậy là do dung nham trong lòng đất và do núi lửa phun ra ngoài mà ta thấy có nó. Ba chất trên tạo ra phosphorous, khí carbon monoxide và calcium silicate.

Trong thiên nhiên hầu hết và thường thấy dạng phosphate thuộc dạng như calcium phosphate (Ca₃(PO₄)₂). H₂O. Muốn xử lý phosphate thì dùng silica có công thức là SiO₂, và dùng than cốc ở nhiệt độ cao, rồi sau đó ta giãm dần nhiệt độ xuống còn 10⁰C , ta có được chất phosphorous. Phương trình được viết như sau:

                2Ca₃(PO₄)₂   + 6SiO_{2    ----------->}   6CaSiO₃   + P₄O₁₀  (g)

                   P₄O₁₀ (g) +10⁰C  ---------> P₄ (g)  + 10 CO

P₄ là white phosphore là một chất rắn như sáp (waxy solid), có hơi ngưng tụ gọi làm thành một chất tương đối mềm, màu trắng gọi là phosphorous trắng. Phosphorous màu trắng nầy thường tác động ngay với oxygen trong không khí. Nếu oxygen cung cấp vào ống nghiệm có giới hạn thì phản ứng chánh cho ta một chất gọi là phosphorous oxide P₄O₆. Nếu cho nhiều lượng oxygen dư thừa, phản ứng cho công thức P₄O₁₀. Nhưng thay vì viết P₄O₁₀ người ta lại viết P₂O₅ để nhắc nhở đó là phosphorus  pentoxide. Nó dùng làm khô drying hay dùng làm chất tách nước, hay chất loại nước. Cũng cần nhớ thêm là nếu cho một ít nước vào P₄O₁₀  thì ta có một acid có tên là metaphosphoric acid, mà dạng chung là (HPO₃) _m .  Nếu thêm nhiều nước nữa sẽ cho ra pyrophosphoric acid, (H₄ P₂O₇ ) và orthophosphoric acid (H₃PO₄ ). Nếu phosphorous tác dụng với alkalis như dung dịch sodium hydroxide, ở trong dụng cụ thí nghiệm không có không khí, thì ta được một thứ gas có mùi tanh hôi, gọi là độc chất (poisonous), mà tên là phosphine (PH₃). Trong phosphine còn có chứa diphosphone (P₂H₄ ) không tinh chất, rất dễ cháy khi được tiếp xúc với không khí.

Vì phosphorous trắng dễ bị cháy ngay trong không khí, nên muốn giữ nó thì để nó trong nước. Chất phosphorous trắng nầy thường được dùng làm bomb cháy, napalm bomb và dùng làm thuốc giết chuột. Mà giết chuột chết được, thì người cũng cùng chung số “đỏ” như chuột.                                                         

Còn hai chất sau: đỏ và đen thì hơi rắc rối, mặc dù ít phản ứng hơn chất phosphorous trắng, và chỉ bị cháy khi gặp lửa và khi có sự cọ hay ma sát, cụ thể như diêm quẹt. Cách tạo phosphorous đỏ bằng cách đốt  phosphorous trắng trong chân không ở nhiệt độ 300C,ta có:

         nP₄   (white phosphorous) -----> (P₄) _n red phosphorous

Hơn nữa hai chất đó có thể coi như là cấm và nếu có xử dụng phải được theo dõi và kiễm soát gắt gao tại Mỹ.

3-Phosphorous trong con người.

3-1-Tại sao con người phải cần phosphorous?

Phosphorous được coi là thành phần quan trọng thiết yếu trong hóa trình làm thành con người. Khi nó hợp với calcium thi làm thành bộ xương và hàm răng của chúng ta, theo tỷ lệ: 2.5 phần calcium thì cần 1 phần phosphorous, mặc dù phosphorous thì có tỉ lệ cao hơn trong các tế bào mềm (soft tissues) (Kirschmann, 1999).Theo Stare và McWilliam (1996) thi 1% sức nặng cơ thể của người trưởng thành là do sự hiện diện của phosphorous. Và hơn 90% phosphorous trong cơ thể thì được kết lại hay nói một cách khác là hợp với calcium thành một chất không tan gọi là insoluble phosphate như xương và răng. Phần còn lại khoảng từ 65g tới 100 gram chất phosphorous thì được thấy trong các nhân bào nucleic và trong các bào tương cytoplasm của tất cả tế bào trong thân thể, hiện hữu và phối hợp với những hợp chất hữu cơ khác nhau. Phosphorous là trọng tâm căn bản cho các bắp thịt mà chúng có thể hợp nhất lại và có chức năng quan trọng gíúp cho con người (Snedeker et al, 1985; Massry et al., 1982)

Trong con người phosphore không những là là  một thành phần của DNA và RNA, mà lại là yếu tố quan trọng thiết yếu trong sự cấu thành mọi tế bào trong cơ thể con người để có sự hoạt đông bình thường. Có thể nói không có phosphorous là không có sự di truyên. Hầu hết phosphorous trong cơ thể được thấy dưới dạng phosphate (PO₄). Nên nhớ hầu hết 85% Phosphorous trong cơ thể con người được thấy qua xương (bone),

Ta cần phosphorous vì nếu không có nó thì xương và răng của chúng ta không hiểu có cái hình thù ra thế nào. Quan trọng hơn nữa, nếu không có phosphorous thì không có cái khung DNA và RNA. Nghĩa là không có cái khung của sự di truyền tế bào con khi có sự phân chia tế bào cho DNA và cũng không có nucleic acid trong nhân và trong tế bào tương trong nhiệm vụ tổng hợp protein, thông tin, ribosome, chuyên chở và (translation) là phiên mã.

Theo Smith R, 2000 trong Journal. Goodfellow về scientific foundation thì thiếu chất phosphate có thể gây nên chứng osteomalacia (xương mềm), hay myopathy gọi là (disease of muscle) là bịnh cơ là yếu cơ và các cơ trong tay và chân phần trên bị hao mòn, người không lớn và bạch cầu thiếu hoạt động. Phosphate là rất cần cho vô số phản ứng sinh lý hóa liên quan đến phosphate vô cơ chẳng hạn như adenose triphosphate, và toàn bộ phần của phospholipids, phosphoproteins và phosphosugars.

Phosphorous rất cần cho con người, vì chính nó đóng vai trò chính trong việc điều hòa các năng lượng biến đổi của tế bào trong thân thể, chính nó giúp cho cơ thể hấp thụ đường và chuyên tải fatty acids, và chính nó dự vào m̀ột vai trò gọi là đệm nghiã là làm cân bằng và kiễm soát acid –base trong cơ thể. Ngoài ra phosphorous cũng tham dự vào ngoài sự biến đổi của chất béo, của carbohydrate và của cả protein, và nó cũng hữu ích trong việc hợp với nhiều thành phần của nhóm vitamin B, và sau cùng nó cũng dự phần vào việc biến đổi năng lượng  (Massry et al, 1982)

Vì phoshourous chính nó có một hoạt tính rất cao, nên nó không đứng riêng rẻ một mình hay làm một thành phần tự do của chính riêng nó trong thiên nhiên. Nó phải hợp với các chất khác.

Qủa thật, phosphorous sanh ra nhiều lợi. Đúng là danh bất hư truyền.

3-2-Tại sao Phosphorous là thành phần thiết yếu nhất để làm thành cuộc sống của chúng sinh?

Dưới cái dạng phosphate PO₄^-3 của phosphorous vô cơ, chính phosphate nầy là trụ cột của cấu trúc làm thành cái khung để các phân tử sinh học như DNA và RNA hình thành. DNA (xem hình) là (deoxyribonucleic acid), tạo thành với hai chuỗi gồm những nucleotide, chúng có hình xoắn kép và nối với nhau bằng những nối hydrogen hay base.  Còn RNA  là (ribonucleic acid) được thấy trong nhân và trong các huyết tương của tế bào, dùng để tổng hợp protein. RNA do nucleic acid tạo thành một d̃ay đơn, cũng do các nucleotide tạo thành. Ta gọi là Nucleic acids DNA và RNA là trung tâm tồn trử và chuyển hóa về thông tin di truyền đều do những chuỗi dài phosphate có chứa các phân tử. Tại sao? Là nhờ những diếu tố enzymes, những hormones và những tế bào báo hiệu (cell signaling) trợ giúp cho sự hoạt động của phosphorylation. Trong ATP  (adenosine triphosphate) ta thấy nào là adenine, ribose và 3 nhóm phosphate trong tế bào. Mọi năng lượng có được đều được tạo thành đểu tùy thuộc vào hổn hợp phosphorylated chẳng hạn như adenosine triphosphate  (ATP) và creatine phosphate. Những tế bào sống liên kết giữa các nhóm với phosphate có chứa năng lượng cần thiết, cũng như năng lượng về co cơ, năng lượng nầy phóng thích khi ATP được tách thành ADP hay AMP. Người ta thấy rằng sự tách ra do ATP thành ADP và AMP là do sự phân hũy carbohydrates hay các chất khác trong thực phẫm mà tạo thành năng lượng.

Trong hình trên ta thấy do sự biến đổi của oxit hóa, ATP được thành hình là do adenosine diphosphate (ADP) và ions của phosphate vô cơ (inorganic phosphate ions). Sự chuyển hoá có được từ ADP thành ATP là do năng lượng oxit hoá do thực phẫm mà nên. Năng lượng tồn kho có được khi cần thì nó được tìm lại bằng cách là thủy phân ATP (hydrolysis). Công thức được viết như vầy:

        ATP+ H₂ O  -------> ADP + phosphate    {  energy: - 8 kcal}.

Hay những phản ứng khác mà trong đó nhóm phosphate được biến đổi từ ATP thành phân tử khác. Vì sao? năng lượng biến đổi của ATP thành ADP hay từ adenosine monophosphate (AMP), thì chính phosphorous –oxygen bonds là những mối nối oxygen của phosphorous trong các phân tử nầy được coi là những mối nối giàu năng lượng  hay gọi là năng lượng cao (high energy bonds).

3-3-Quy luật tạo thành năng lượng.

Một trong các nhiệm vụ của phosphorous là kiễm soát và duy trì năng lượng. Goị Adenosine diphosphate (ADP) thì chứa hai phosphate căn bản. Nếu thêm vào một nhóm phosphate nữa thì ta có adenosine triphosphate (ATP). Nhưng còn một hổn hợp (compound), tên là adenosine monophosphate (AMP) thì thấy nó luôn có trong cơ thể, nhưng mà tự nó lại giới hạn sự phát huy hơn hai compounds trên. Vai trò của ATP thì rỏ ràng và đặc biệt, còn ADP thì cũng quan trọng lắm trong việc biến dưỡng, nên cả hai có cùng một tính chất là có mối nối giàu năng lượng. Mà nói về năng lượng thì phải nói đến sự tích trữ hay để dành nó khi hữu sự mà dùng, nó giống như dollar vậy. Vậy trong hai cái ADP và ATP, thì cái nào tạo năng lượng ra để dành, để tồn kho, khi mà cả hai mối nối tạo năng lượng có thể bẻ gãy tuỳ theo nhu cầu năng lượng cần cho cơ thể. Cái ATP thì tạo ra năng lượng liền để dùng, và sau đó thì chuyển hoá hay biến đổi năng lượng đó cho ADP, trong trường hợp nầy thì một mà thôi là mối nối của nó bị gãy để cho năng lượng.  Tuy nhiên, các phản ứng ngược lại là cho phép tạo thành ATP bằng cách thêm năng lượng cho nó. Trong trường hợp nầy thì nhóm phosphate có vai trò hữu ích trong việc tổng hợp năng lượng từ ADP cho ATP. Chính nhờ khả năng phosphate tạo thành những mối nối năng lượng cao nầy lại chính là một sự thiết yếu quan trọng trong việc thực hiện việc kiễm soát và lưu trữ năng lượng là do phosphorous.

Qúa trình biến đổi và tồn trử năng lượng

Thêm nữa phosphorous lại thành phospholipids. Mà phospholipid là gì? Là lipid trong đó phosphate là một phân tử. Là những thành phần cấu trúc chánh để tạo thành màng tế bào cellular membranes. Là thành phần cấu tạo các cơ quan và các mô, đặc biệt là trong não. Phospholipid được tổng hợp trong gan và cả trong ruột non  và liên quan đến tiến trình thành hình của cơ thể. Như phosphatidyl serine và cephalin có chứa amino acid serine, được thấy trong mô ở não bộ. Như lecithin và plasmalogen mà plasmalogen là một loại phospholipid  được thấy trong não nhiều có cấu trúc gần giống như lecithin và caphalin. Còn một điều khá lý thú là chính phosphorus chứa phân tử diposphoglycerate (2,3-DPG), phân tử nầy lại kết hợp với hemoglobin trong các hồng huyết cầu và có ảnh hưởng rất quan trọng trong việc tải oxygen đến các tế bào trong thân. Đây là một vấn đề đáng được nghiên cứu tận tường để giúp ích cho nhân loại nhất là các đồng bào bị bịnh tiểu đường loại 2, ở vào giai đoạn cần quan tâm. Còn muối calcium phosphate được dùng cho động vật có mục đích là làm cứng thêm (stiffen) xương cuả chúng.

Như vậy qủa là phosphorous đã sanh ra nhiều lợi cho chúng sanh.

Còn cái gì thêm nữa? Một người trung bình có trong cơ thể ít nhất là 1 kg phosphorous, mà trong đó ¾ kết hợp thành xương và răng thuộc nhóm apatite, là một nhóm khoáng chất phosphate bao gồm có 10 loại khoáng được biết có dạng 3Ca₃ (PO₄)₂,CaX₂ trong đó X biểu tượng cho F^-, Cl^- hay  OH^-.

Tuy nhiên, phosphorous không phải bám và ở trong cơ thể con người mãi mãi, cũng phải là loại chịu đấm ăn xôi, cũng không phải là thứ ham quyền cố vị, vì chính phosphorous cũng hiểu rỏ cái vô thường của vũ trụ, có sanh phải có diệt, có đến rồi phải có đi, có hợp rồi phải tan, có rồi không, hay không rồi có. Vì Khoa học cho biết rằng một người trưởng thành có chế độ ăn uống tốt và được sống trong thế giới kỹ-nghệ thì tiêu thụ và bài tiết ra khoảng 1-3 gram phosphorous mỗi ngày dưới dạng phosphate. Vì nếu phosphorous nằm lỳ trong cơ thể mãi, thì con người lại càng mau chết. Con người nên nhìn vào phosphorous đó mà rút ra b̀ai học cho chính mình: không có gì tồn tại mãi đâu, độc tài nào rồi cũng phải qua, lưu manh nào cũng chỉ nhất thời, tráo trở nào rồi cũng ló đuôi, tất cả đều thải ra ngoài đường tiểu như phosphorous vậy.

Phosphorous với calcium tạo tành bộ xương của chúng sanh, rồi nhờ nó mà sự di truyền mới có chúng sanh với cá tánh khác, mắt mũi khác, tỉ tỉ người không ai giống ai và cũng không ai giống mình.

Trong hình trên ta thấy nucleic acid là những chất trùng hợp mà trong đó những đơn vị được lập lại chính là những phân tử đường mà những phân tử đường nầy nối với nhau bằng những mối nối phosphate.

Ngoài ra, theo Journal of the American College of Nutrition.2000 thì một sự nghiên cứu mới đây cho biết 11 thanh thiếu niên nếu ăn fructose (vì fructose cho 20% tổng số năng lượng) thì kết qủa cho thấy rằng thì nước tiểu lại gia tăng sự mất mát (to lose) phosphorous và sự cân bằng phosphorus không có, gọi là âm hay negative. Như ta đã nói ở trên, sự mất mát phosphorous mỗi ngày còn cao hơn là sự hấp thụ nó vào cơ thể. Sự mất mát phosphorous trong chế độ dinh dưởng cũng kéo theo sự yếu kém về magnesium. Cả hai đưa đến gia tăng sự ức chế của sự biến đổi của fructose thành fructose-1-phosphate trong gan. Nói một cách khác, gia tăng của fructose-1-phosphate trong tế bào thì không ức chế được diếu tố enzymes, mà diếu tố nầy phân hủy fructose thành fructose-1-phosphate (hay là glycogen thành glycogen-1- phosphate ở trong gan hay thận. Điều trên cho thấy tại Mỹ, fructose được tiêu thụ nhiều nhất là khi có sự gia tăng vào năm 1970, phần lớn là đường fructose làm từ bắp (corn), thì ngược lại cũng tại Mỹ, sự tiêu thụ magnesium tự giãm đi từ 100 năm đã qua (past century). Đây là một vấn đề liên quan giữa fructose- phosphate và magnesium. Theo web zealandpublishing.co.nz/phosphorousbook.html tại New Zealand thì tỷ lệ lý tưởng giữa calcium, phosphourous và magnesium là  4:2:1 nghĩa là 4 phần calcium; với 2 phần phosphorous và 1 phần magnesium. Ngày nay, tại New Zealand trong chế độ ăn uống có khuynh hướng tăng phosphorous lên, và giãm calcium xuống còn 1:3:1 là 1 calcium;3 phosphorous và1 magnesium.

4-Những vấn đề cân quan tâm liên quan đến phosphorous.

4-1- Phosphorous với calcium và vitamin D ra sao?

Như ta biết khi tiêu thụ phosphorus vào cơ thể thì nó được hấp thụ qua ruột non, còn lượng dư thừa phosphorous được hấp thụ thì được thải ra đường thận. Sự điều hoà hàm lượng calcium và vitamin D trong máu thì liên quan đến (interrelate) sự tác động của hormone tuyến cận giáp (parathyroid hormone) PTH và vitamin D. Nghĩa là khi hormone lên cao thì gây nên một sự chuyển calcium từ xương vào máu, và khi hormone nầy xuống thấp hay thiếu đi, thì calcium trong máu sẽ hạ xuống và gây nên sự co giật. Hay nói một cách khác thì khi hàm lượng calcium trong máu cao thì ta có hiện tượng gia tăng sự tiết ra hormone của tuyến giáp. Hay nếu PTH hormone của tuyến giáp gia tăng thì có sự gia tăng ngược lại của vitamin D làm thành calcitriol trong thận (Harland et al., 1980, 1990; Allen., 1982)

Nói một cách khác nữa, khi có sự gia tăng hàm lượng calcitriol thì đưa đến kết qủa là có sự gia tăng hấp thụ calcium và phosphorous. Cả hai hormone tuyến giáp PTH và vitamin D kích thích (stimulate) xương hấp thụ lại, vì sự mất chất khoáng của xương là calcium và phosphate vào trong máu. Dù cho hormone tuyến giáp kích thích đưa đến sự giãm calcium tiết ra trong nước tiểu, thì dẫn đến là gia tăng hàm lượng phosphorous bù lại trong nước tiểu đó. Sự gia tăng hàm lượng phosphorous trong nước tiểu thì giúp nhiều lợi hơn là khi hàm lượng calcium trong máu lên đến mức bình thường, do bởi khi hàm lương phosphate trong máu cao thì nó chế ngự vitamin D có nghĩa là ức chế sự hợp thành của nó trong thận. (Deluca.1979; Bringhurst, F.R. et al. 1998).

Liên quan giữa phosphorous, calcium, vitamin D and parathyroid hormone được nhìn dưới góc cạnh khác dễ hiểu hơn

Nên nhớ rằng, sự liên hệ giữa phosphorous, calcium, vitamin D và hormone parathyroid tuyến cận giáp, cùng với kidney giữ một vai trò quan trọng trong việc kiễm soát phosphorous trong máu.

Cũng thế, phosphorous và calcium tạo nên sức khoẻ cho xương và răng. Và vai trò của kidney là làm cân bằng hai chất trên trong máu. Kidney cũng biến đổi vitamin D thành một hormone hoạt động active hormone calcitriol, chất hormone nầy giúp làm tăng calcium hấp thụ từ đường ruột vào máu.

Thế nhưng khi mà một khi mà hàm lượng calcium trong máu thấp, thì tuyến parathyroid gồm bốn tuyến nhỏ nơi cổ sẽ tạo thành nhiều hormone parathyroid PTH. Chất hormone nầy kéo calcium từ xương trở về trong máu. Nhưng nếu quá nhiều hormone parathyroid sẽ gây nên một trở ngại là xương bị yếu đi và dĩ nhiên là dễ bị gẫy. Đây là bịnh do bịnh rối loạn xương do thận là sự thay đổi trong xương do suy thận mà ra (renal osteodystrophy).

4-2-Nếu tiêu thụ nhiều phosphorous thì thế nào?

Nếu gia tăng hàm lượng phosphorous trong chế độ ăn uống, hay gia tăng phosphoric acid trong nước giải khát hay gia tăng phosphorous trong chất phụ gia additives trong một số lớn thực phẫm chế biến trong thị trường thương mãi thì sao? Cartz et al.,(1979) cho rằng vì phosphorous thì không được dùng một cách chặt chẻ như calcium, vì serum phophate có thể tăng khá hơn sau bửa ăn khi được ăn nhiều phosphorous.  Hàm lượng phosphate trong máu cao làm giãm đi sự thành hình của vitamin D calcitriol trong thận,làm giãm đi calcium trong máu, và dẫn đến sự gia tăng PTH cho gia tăng hormone tuyến giáp. Tuy nhiên, hàm lượng phosphorous trong huyết thanh cao đưa đến sự giãm calcium tiết ra bởi đường tiểu.(2). Gần đây, nhờ sự kiễm soát và theo dõi qúy bà tuổi còn trẻ, thì thấy rằng không có phản ứng bất lợi (no adverse effects) về sự tiêu thụ nhiều phosphorous (3,000mg/day) liên quan đến xương của các bà ảnh hưởng đến những hormones và sinh hóa được thấy ghi dấu trên xương cũng như khi quý bà tiêu thụ và duy trì mỗi ngày (2,000mg/day). Hàm lượng trên cần xét lại, vì theo nhiều nhà khoa học cho rằng hàm lượng nó qúa nhiều và cuộc nghiên cứu cũng không ghi rõ hàm lượng calcium mà các bà tiêu thụ vào là bao nhiêu, cũng như những thức ăn liên hệ có tỷ lệ h̀am lượng calcium trên phosphores là bao nhiêu nữa. Hơn nữa cũng không thấy các bằng chứng khoa học trong việc thử máu để biết tiêu thụ như vậy có được ở trong mức an toàn hay không?. Ngày nay tại Mỹ cũng không có những bằng chứng hiển nhiên nào cho thấy khi tiêu thụ nhiều hàm lượng phosphorous lại có ảnh hưởng trái ngược với tỉ trọng chất khoáng của xương trong con người. Tuy nhiên, nếu ta thay thế phosphate trong nước uống và những thức ăn nhiều calcium thì cũng không có nghiã là nó tượng trưng cho một sự rủi ro quan trong  liên quan đến xương và sức khoẻ. Đây là vấn đề cần xác định lại.

4-3- Nếu tiêu thụ thiếu phosphorous thì ra sao?

Nếu tiêu thụ không đủ phosphorous thì gây ra trường hợp gọi là bất bình thường abnormally về hàm lượng huyết thanh có chứa phosphorous thấp (hypophosphorous). Những hiệu qủa do hypophosphatemia có thể dẫn đến là ăn không ngon, không thèm ăn, không ham muốn hay khao khát, bắp thịt yếu đi, đưa đến đau xương, hay bịnh còi xương rickets cho tr̉e con, bịnh mềm xương (osteomalacia) cho người trưởng thành (xem hình) gia tăng có thể chấp nhận sự nhiễm trùng, hay tình trạng tê cóng (numbness ) và có cãm giác như ngứa do kiến bò (tingling) ở những chân tay và đi đứng rất khó.

Nếu dùng phosphorous với hàm lượng cao trong một thời gian ngắn thì gây nên sự tiêu chảy hay đau bao tử. Nếu dùng phosphrous với hàm lượng cao trong một thời gian dài thi hàm lượng calcium trong thân thể lại giãm đi, điều đó có nghĩa là xương sẽ bị gãy (fracture). Đây là  mối quan tâm. Bịnh mềm xương thường xãy ra ở phụ nữ trong tuổi mang thai, do thiếu viatmin D và do ăn uống không đầy đủ hay thiếu sáng sáng mặt trời.

Còn thiếu quá nhiều phosphorous (severe hypophosphatemia) thì có thể chết (may sesult in death). Vì phosphorous đã có nhiều trong thực phẫm, vì sự thiếu dùng phosphorous  thì thường xãy ra khi chỉ có trong những trường hợp hầu như tất cả là đói. Và trên 2,000,000 người VietNam chết đói vào năm 1945 là đói, hay là không có chút phosphorous nào cả trong máu thân của họ hay cho cả hai?. Mỗi cá nhân với sự r̉ui ro về sự thiếu hypophosphatemia gồm có những người bạn của thi hào Lý Bạch, nhưng khác với thi hào là không biết làm thơ hay thi vịnh mà chỉ là chỉ biết có một việc là “nghiện rượu” mỗi ngày không có không được, sáng thì rượu buổi sáng, trưa buổi trưa, tối buổi tối, khuya buổi khuya, thì hẵn là thiếu trầm trọng phosphorous, là phải giã từ vủ khí sớm hơn; những người bịnh tiểu đường và những người bị đói ăn, hay những người biếng ăn (anorexic) hay chế độ ăn bù mà thức ăn thì nhiều calories mà lại kém hẵn phosphorous.

EVM review of phosphorus (pdf 45KB)

4-4. Hàm lượng cao phosphorous và xương bị suy thoái.

Theo davita.com/articles/diet_nutrition/?id=478 ngày 7/6/07 thì trong trường hợp khi yếu thận khi mà thậm không đủ sức lọc phosphorous từ máu và tống ra ngoài (get rid) hàm lượng dư thừa phosphorous theo nước tiểu ra ngoài, thì ta có hàm lượng phosphorous cao trong máu, gọi danh từ chuyên môn là hyperphosphatemia, thì đây là một vấn đề cho những người bị bịnh thận ở giai đoạn 4 hay 5, nhưng đặc biệt nhất là ở giai đoạn 5, đó là giai đoạn cuối cùng của thận suy hay gọi là ESRD.

Nếu hàm lượng phosphorous trong máu cao, có thể có những vấn đề xãy ra:

-         xương và những vấn đề liên quan đến tim có thể dẫn đến là nạn nhân có thể vào nằm bịnh viện, và trong một vài trường hợp có thể mang đến cái chết.

-         Nếu có quá nhiều hormone của tuyến parathyroid (hormone parathyroid)  PTH được thực sự xãy ra, và xãy ra thường hơn,thì điều đó sẽ làm xương yếu đi và làm xương dễ bị gãy và tạo nên bịnh rối loạn xương do sự rối loạn thận mà ra (renal osteodystrophy).

-         Nếu calcium trong máu lại thấp, thì gây nên là calcium được rút ra từ xương để bù vào máu.

-         Sự vôi hoá calcification hay hiện tượng những tế bào trở nên cứng khi mà hàm lượng phosphorous và hàm lượng calcium hợp thành một sự lắng tụ cứng tại tim, các động mạch, các khớp, da và phổi tất cả tạo ra sự đau đớn và đưa đến những vấn đề liên quan rất quan trong đến sức khoẻ.

     -  Xương thì luôn đau nhức tại những nơi đặc biệt như especially     (hips bone) xương chậu, (knees) đầu gối, (ankles) mắt cá chân và (heels) gót chân.

-         Tạo ra bịnh ngứa dưới da bắt phải gãi hay chà mạnh, thường xãy ra tại cá nơi như chân, tay, ngực và sau lưng (legs, arms, chest and back,)

-         Xương dễ gãy.

-         Thường thì Bác sĩ cho toa gọi là phosphate binder (turms,phoslo etc..). Thuốc nầy ngăn chận thức ăn sau khi ăn có phosphorous không được vào máu. Và calcium của toa thuốc, không phải calcium trong xương chạy vào máu, sẽ giữ phosphorous lại đừng để bị hấp thụ. Cái binder nầy được dùng nửa giờ trong, trước hay sau bửa ăn.

4-5- Làm sao tránh xương khỏi bị thoái hóa.

Sau đây là những lời khuyên nên theo:

-         Chọn thức phẫm để ăn có ít hàm lượng phosphorous .

-         Nên dùng đều phosphate binder trong bửa ăn để kiễm soát phosphorous trong thực ph̃âm mà mình đã ăn.

-         Uống thêm calcium trong bửa ăn theo sự chỉ dẫn của Bác sĩ.

Cũng cần phải nói rõ thêm là c̀ần thử máu để biết hàm lượng phosphore và calcium ở trong giới hạn an toàn hay không rồi mới có lời khuyên. Cũng cần biết tỷ lệ calcium /Phosphorous ra sao?  Thiếu hay dư thì phải làm gì? Ăn uống ra sao, uống thuốc thêm như thế nào? Vv.

Sau đây là một vài thức ăn có hàm lượng phosphorous cao:

để qúy vị biết mà lo bảo vệ xương cốt cho khoẻ mà nhìn cuộc đời đổi thay.

4-6-Buffering là công do phosphorous.

Buffering là khả năng đệm. Mà khả năng đệm là gì?  Hãy tưởng tượng tại nơi bao tử là nơi có cường độ acid cao, nay bỗng nhiên biến thành base, thì có lẽ là cáí chết cũng đến với người đó. Và ngược lại tại các nơi khác trong châu thân cũng vậy. Để giải quyết vấn nạn đó, chính là do phosphourous.  Phosphorous giúp làm quân bình balance giữa acid và base trong châu thân mà tại các nơi đó do các phản ứng biến đổi tạo ra những điều trái nghịch. Trong giai đoạn biến đổi như trên, thì ta tìm hiểu coi phosphorous tung ra chiêu gi?  Khi biến đổi do phản ứng hoá học xãy ra thì ion Hydrogen được phóng thích ra,thì phosphorous tung một chưởng ngay với hydrogen để tạo thành một phản ứng gọi là phosphoric acid. Và phosphoric acid nầy tung hỏa mù trói tay hydrogen giải về thận và cho đi theo nước tiểu mà trôi nổi ở thế giới khác thân. Như thế, môi trường tại nơi biến đổi đó vẫn là môi trường đó. Ví dụ sau đây cũng làm cho ta hiểu thêm như các lactic acid tạo nên do nhiều sự hoát động tạo đau nhức, rồi một thời gian sau dài hay ngắn tuỳ ḅịnh, tự nhiên cãm thấy hết đau . Công đó là do phosphorous mà người làm việc đó chính là phosphoric acid. Phosphorous là Võ Kỵ của Kim Dung, hay Hiệp sĩ mù trong việc làm buffering vậy.

Để cho hiểu rỏ buffering là gì? nước nguyên chất ở neutral có pH là 7.

Nếu thêm acid vào, pH sẽ nhỏ hơn 7. Khi đã nhỏ rồi lại thêm base vào

thì ta có 7 hay trên số đó. Vậy dung dịch buffer (buffer solution), hay buffers là gì?  Là mọi chất lỏng trong cơ thể mình luôn luôn giữ một pH nhất ̣định.  Trung bình trong cơ thể ở khoảng 7.35-7.45. Nếu có bất kỳ lý do có thể làm những đổi thay nào đó thì kéo theo bịnh tật có điều kiện. Khi pH xuống còn 7.35 thì điều kiện nầy gọi là acidosis là điều kiện nhiễm acid. Ngược lại, nếu pH trên 7.45 thì gọi là alkalosis.

Hệ thống máu buffer gồm có acid yếu và muối của acid yếu đó. Cũng có nhiều hệ thống buffer trong máu. Một trong các hệ thống đó có chứa cái gọi là carbonic acid H₂CO₃ , là một acid yếu, và sodium bicarbonate NaHCO₃ là muối của acid yếu.

Bây giờ vì một lý do nào đó có một acid như acid chlohydric HCl, vào máu. Đương nhiên là HCl phản ứng với NaHCO₃, và một phần của buffer tùy theo phản ứng:

 HCl+  NaHCO_3,      ---> NaCl+ H₂CO₃

Chính NACl tạo nên cái neutral. Nó không dùng để thủy phân. Còn chất  H₂CO₃ được sản xuất ra là một phần thuộc hệ thống gốc của buffer và chỉ có phân nhỏ là ion hóa. Trong cơ thể con người, acids còn gọi là ion hydrogen, có được do những phản ứng khác nhau của sự biến đổi mà ra. Khi nó được vào máu thì cũng tạo ra phản ứng y như phản ứng với những buffer khác.

Thêm nữa, hệ thống carbonate buffer laị là buffer phosphate và nhiều hệ thống buffer hữu cơ.

Ngay chất căn bản là sodium hydroxide, (NaOH), có thể phản ứng với carbonic acid của buffer:

        NaOH + H₂ CO₃ ---> H₂ O  + NAHCO₃

hợp thành nước. Một neutral không hại biến đổi bình thường và sodium bicarbonate cũng dự vào một phần của buffer căn bản. Thế nên, hoặc acid hay base thêm vào buffer của neutral nào đó (NaCl hay water) thì nó hợp thành nhiều hay ít buffer (̣H₂CO₃ hay NaHCO₃). Nên pH của máu cũng không thay đổi.

Một phosphate buffers gồm một hổn hợp của K₂HPO₄ và KH₂ PO₄ (cũng như Na₂HPO₃ và NAH₂PO₄)  mà công dụng của nó thì lại giống như bicarbonate buffers để làm trung hòa sự dư thừa của acid hay base

        HCl  + K₂HPO₄      ----->  KH₂ PO₄ + KCL

        KOH   +  KH₂ PO₄   ---->  KH₂ PO₄  + H₂O

Và gíá trị của hemoglobin buffers cho hơn một nữa của toàn thể hoạt động của toàn thể buffering. Có buffer hemoglobin và cũng có buffer oxyhemoglobin.

        Hemoglobin buffer              Oxyhemoglobin buffer

             HHb                                     HhbO₂

             KHb                                     kHbO₃

Thế nên những buffers nầy, cũng như những protein khác tác động trên dòng máu, mà nó lấy đi sự dư thưà acid hay base để giúp cho pH trong máu ở trong giới hạn bình thường.

Nếu có những thay đổi trong về sản xuất acid trong tế bào và nếu những acid nầy không được tiết ra đủ nhanh, thì kết qủa là acidosis.

Acidosis có thể xãy ra trong hiều trường hợp suy thoái như bịnh tiêu đường loại 2. Một khi ói mữa kéo lâu dài thì thì dẫn đến kết qủa là alkalosis bởi vì sự ói lâu dài đó làm mất đi hàm lượng acid trong bao tử.

4-5-1-Vai trò của thận trong việc kiễm soát cân bằng Acid-Base.

Nói về buffering mà quên nói vai trò của kidney thì là thiếu sót. Tại sao? Vì chính kidney giữ vai trò quân bình acid-base trong máu bằng cách bài tiết hay hấp thụ phosphate vào và cũng giữ vai trò hợp thành của ammonia. Bởi vì những thành phần acid có trong máu hợp với các ions của ammonium cho ra muối qua kidney, như thế là giữ vào việc gìn giữ và bảo quản hàm lượng ions sodium và potassium trong hệ thống buffers trong cơ thể.

4-5-2-Vai trò của phổi đối với buffers ra sao?

Nói đến thận rồi mà quên nhắc đến phổi lại cũng không được. Khi mà trong máu có qúa nhiều acid hiện diện qúa nhiều và qúa nhanh, thì  cùng lúc đó các acid carbonic sản xuất nhiều ions bicarbonate (HCO^--₃) Acid bicarbonate trở lại phân hũy thành carbon dioxide và nươc:

          HCO^-₃+  H⁺ <------>    H₂ CO₄     <------- >  H₂ O +CO₂

Thành phần dư thừa carbon dioxide được điều khiển nơi trung tâm thở của não, giúp cho con người thở nhiều hơn để lấy đi carbon dioxide trong máu tống ra ngoài thân thể. Càng tăng cường sự thở dồn dập tiếp tục cho đến khi nào tỷ lệ bicarbonate và ion carbonic acid trở lại bình thường mới thôi.

Đó là phổi làm balance giữa acid và base trong con người.

Tóm lại, một dung dịch buffer nầy chủ yếu nói về máu và hệ bicarbonate lạ̀ (H₂ CO₃/ HCO₃) được cung cấp ngoài tế bào mà có nồng độ ion hydro được giữ gần như không thay đổi khi được pha loảng hay thêm acid hay kiềm.

4-6-Phosphorylation là gì?

Nhóm phosphate thì có thể phảm ứng với nhiều hợp chất hữu cơ trong cư thể hay ngược lại. Một khi có nhiều dinh dưởng đang hợp với phosphate thì gọi là phosphorylation, thì các dinh dưởng phosphorylation đó có thể xuyên qua các màng tế bào membranes  làm bởi fatty acid  trong triglyceride và phosphate để làm thành một phospholipid, đó là công cụ là  chuyên chở fatty acid vào máu. Nếu không có phương tiện biến thành thể sửa emulsifying của chất béo dùng vào việc chuyên chở, thì chất béo fat có thể tách rời khỏi dung dịch lỏng nầy trong máu mà đi rong r̉ui khắp hang cùng ngõ hẹp cùng khắp trong châu thân. Đi như thế là họa sẽ xãy ra. Phosphate là một phần của nhiều protein và là một phần của nhiều loại diếu tố enzymes. Thiamin, là một của B vitamins, là một hổn hợp với phosphate để tạo và hợp thành thành một phản ứng. Thế nên, phosphate dù rỏ ràng là nó tự độc lập chính nó trong cơ thể và cũng như độc lập trong liên hệ với calcium, và cả hai, calcium và phosphate đều được quan tâm cái trước cái sau (in tandem) là chúng thường và có khuynh hướng thiên về vô cơ hơn, mặc dù những hoạt động đ