第四章鋅資料

第四章鋅（Zn)第一節(jié)鋅的元素化學(xué)概述Zincum原子序數(shù)：30，位于過(guò)渡系的中央,主要穩(wěn)定氧化數(shù)+2。地殼中含量75微克/克，海水中含量15微克/克，人體內(nèi)30微克/克。第二節(jié)生物體內(nèi)的鋅單位：μg/g小米17韭菜10玉米22芹菜18高粱米29菜花3小麥30水蘿卜3黃豆37土豆3綠豆29番茄2花生米39胡蘿卜17芝麻36青椒9松蘑45南瓜18白菜4苦瓜24海帶32雞蛋黃34紫菜42鴨蛋黃26黑木耳10黃魚(yú)36瘦豬肉30帶魚(yú)26主干743鯉魚(yú)26豬心33烏賊魚(yú)26牛肉50蝦肉26雞肉9蝦皮84雞肝50人乳3鵝肉15牛乳4鋅在體內(nèi)的含量和分布成年人2g～3g/人，平均2.3g/人。主要分布在各種臟器和肌肉等軟組織細(xì)胞內(nèi)?？偭康?2%在肌肉中?？偭?8%在骨骼中。含量如下圖，單位：毫克體內(nèi)血液中鋅元素含量范圍?全血：4.8～9.3(7.0)mg/L?紅細(xì)胞：7.6～16.1(14.2)mg/L?血漿：0.79～1.7(1.1)mg/L?血清：0.67～1.83(1.15)mg/L?發(fā)樣中含量：80～300(180)μg/g?尿樣中含量：270～660μg/24h第三節(jié)鋅在體內(nèi)存在的形式及特性

鋅

被融合在生物大分子配位體——蛋白質(zhì)、核酸、膜（主要是膜蛋白等）中，生成穩(wěn)定的含金屬的生物大分子配合物——金屬蛋白、金屬核酸配合物等。目前，已知這些含鋅的生物大分子幾乎參與生物體內(nèi)大多數(shù)的新陳代謝過(guò)程，其中包括碳水化合物、脂類、蛋白質(zhì)及核酸的合成和降解過(guò)程。就含鋅酶而言，按IUB酶命名委員會(huì)分類的六大類酶中都有它的存在。名稱來(lái)源

功能醇脫氫酶脊椎動(dòng)物、植物催化作用超氧化物岐化酶脊椎動(dòng)物、植物非催化作用端基dNT轉(zhuǎn)錄酶癌病毒催化作用堿性磷酸酯酶哺乳動(dòng)物、細(xì)菌催化作用氨基肽酶哺乳動(dòng)物、細(xì)菌催化、調(diào)節(jié)作用羧肽酶動(dòng)物催化作用裂合酶催化作用異構(gòu)酶連接酶

1、鋅起催化作用的酶：——碳酸酐酶和羧肽酶1933年，Meldrum和Roughton從血液中分離得一個(gè)可逆催化CO2水合作用的酶，從而命名它為碳酸酐酶。1940年，Keilin和Men從牛紅血球中制得純碳酸酐酶，并確定含有0.33%的鋅。事實(shí)上，這種酶存在于大多數(shù)動(dòng)、植物組織中，它不但起催化作用，而且還有光合作用、鈣化、維持pH值和離子輸送等一系列生理過(guò)程中承擔(dān)功能。

CO2水合反應(yīng)是碳酸肝酶最重要的生物功能，也是迄今為止已知催化效率最高的酶。在沒(méi)有催化劑時(shí)，反應(yīng)CO2+H2O→H2CO3的速率是十分慢的，k1=0.037/s,k2=104/s;而酶存在時(shí)k11=108/s,使反應(yīng)提高7個(gè)數(shù)量級(jí)。使反應(yīng)CO2+H2O→H2CO3提高7個(gè)數(shù)量級(jí)對(duì)于人來(lái)說(shuō)，微血管循環(huán)體系中快速地把CO2帶走是生命攸關(guān)的。碳酸肝酶通常有兩個(gè)同功酶：CAC和CAB。人們研究了人血的HCAB、HCAC和牛血的BCAB、BCAC，在這些同功酶中HCAC和BCAB具有較高活性，熱穩(wěn)定性也高。從結(jié)構(gòu)上看：HCAB、BCAC,都是一個(gè)單肽鏈組成的蛋白HCAB有260個(gè)氨基酸，BCAC有259個(gè)氨基酸，它們有60%的氨基酸的順序是相同的，但是HCAC、BCAB之間的氨基酸順序更為接近.事實(shí)是，在以鋅離子為中心的8?活性中心環(huán)境中HCAC與BCAB是相同的，而HCAB卻有四個(gè)氨基酸是不同的。人碳酸酐酶的多級(jí)結(jié)構(gòu)HCAC是一個(gè)扁園形的分子，大小為41×42×55?。每一個(gè)分子都包含一個(gè)鋅原子。圖中，含有α－螺旋，β－折疊。以鋅離子為中心的活性部位由γ、δ、ε、和ζ四個(gè)β－折疊和兩個(gè)α－螺旋所三面裹繞，鋅離子與三個(gè)組氨酸的咪唑環(huán)上的氮原子所配位。第四個(gè)配位體是水或羥基。

2、鋅起結(jié)構(gòu)作用的酶：天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶分子量為310000，含有6個(gè)鋅離子，其主要存在于動(dòng)物肝中，作用是催化下述縮聚反應(yīng)：這是嘧啶生物合成的關(guān)鍵前體，嘧啶可抑制酶的活性，調(diào)解嘌呤激活酶的活性的平衡。3、鋅起活性調(diào)節(jié)作用的酶：亮氨酸氨基肽酶。亮氨酸氨基肽酶有6個(gè)相同的亞基組成，每個(gè)亞基含有兩個(gè)鋅離子、分子量為54000。它的作用是催化水解蛋白肽鏈的N端氨基酸，當(dāng)N端氨基酸為亮氨酸時(shí)，水解速率最快。水解速率次序?yàn)椋毫涟彼岍儽奖彼岍儽彼岍兏拾彼?/p>

4、鋅起催化與非催化作用的酶：醇脫氫酶。牛肝醇脫氫酶為兩個(gè)亞甲基組成，每個(gè)亞甲基是374個(gè)氨基酸的肽鏈（分子量為40000），結(jié)合兩個(gè)鋅離子。它在體內(nèi)催化下列反應(yīng)：

R-CHO+NADH+H+

==R-CH2OH+NAD+

↑

↑還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，還原型二磷酸吡啶核苷酸，還原型輔酶Ⅰ煙酰胺腺嘌呤二核苷酸二磷酸吡啶核苷酸，輔酶Ⅰ

醇脫氫酶中NAD+的結(jié)合部位如圖第四節(jié)鋅的功能及生物學(xué)作用1、鋅與蛋白質(zhì)代謝及核酸代謝由于鋅存在于蛋白質(zhì)及各種金屬酶中，因此細(xì)胞內(nèi)的鋅量直接調(diào)節(jié)著這些鋅酶的活性，也就控制著各種代謝過(guò)程，特別是蛋白質(zhì)、脂肪、糖的代謝過(guò)程，以及核酸的合成降解作用。鋅對(duì)各種代謝過(guò)程的影響程度，取決于參與代謝過(guò)程中的各種酶與鋅的結(jié)合的牢度和其它配體的交換速率。鋅與蛋白質(zhì)代謝及核酸代謝例子⑴、當(dāng)鋅缺乏時(shí)，堿性磷酸酯酶（AP),碳酸酐酶（CA),羧肽酶（CPA)等活性改變最為顯著。老鼠動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，在飲食鋅枯竭兩天后，AP活性下25%,四天下降50%。在恢復(fù)供鋅3天后，AP活性恢復(fù)到了正常水平。對(duì)于CA、CPA的實(shí)驗(yàn)表明，與AP一樣有同樣的效應(yīng)。⑵、當(dāng)鋅缺乏時(shí)，不同組織中氨基酸的合成蛋白質(zhì)的速率發(fā)生了兩極分化，引起血氨升高（蛋白質(zhì)及核酸的降解加速），食欲下降。食物的減少，鋅攝入的量更少，而導(dǎo)致癥狀加劇甚至死亡。⑶、當(dāng)鋅缺乏時(shí)，肝、腎、胰和睪丸中DNA合成的影響極大。DNA的合成速率降低、細(xì)胞分裂速度降低，同時(shí)抑制了食欲和攝取。出現(xiàn)了吃得少，生長(zhǎng)慢的現(xiàn)象。2、鋅與生物膜人們研究發(fā)現(xiàn)，正常鋅的減少可使細(xì)胞變脆，易為滲透壓所破碎。鋅通過(guò)紅細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的速度是很快的，在37度，pH為7.4的條件下，每毫升紅血球可攝取9.8mmol的鋅。說(shuō)明紅細(xì)胞膜上，有可能有鋅的載體蛋白。少量鋅的存在，可改善脫氧鐮刀狀紅細(xì)胞的栽氧能力。3、鋅與激素鋅影響胰島素、生長(zhǎng)素和性激素。鋅可以在分泌、活性以及與組織的結(jié)合等等各個(gè)階段上影響激素。反過(guò)來(lái)，激素也可以調(diào)控機(jī)體鋅元素的代謝過(guò)程。鋅與胰島素缺鋅影響胰島素分泌注射葡萄糖后鋅勢(shì)態(tài)對(duì)血清胰島素的影響時(shí)間（h)缺鋅動(dòng)物胰島素濃度對(duì)照組0

24.0±11.415.0±4.2524.9±17.344.3±4.51016.9±6.844.5±28.81520.2±12.040.7±23.920

19.9±7.719.8±14.72516.6±5.917.0±10.14、鋅與免疫鋅是參與免疫功能的一種重要元素。在微量元素中，鋅對(duì)免疫功能影響最明顯，無(wú)論人還是動(dòng)物，體內(nèi)含鋅量的減少均可引起細(xì)胞免疫功能低下，對(duì)疾病的易感性增加，一些與缺鋅有關(guān)系的疾病，如腸病性肢端皮炎、低丙球蛋白白血病、鐮刀狀紅細(xì)胞貧血癥等都伴隨有嚴(yán)重的免疫功能低下的癥狀。隨著鋅的補(bǔ)充，免疫功能都隨之提高。5、鋅與其它元素的相互作用鋅與銅：Zn/Cu≥10時(shí)，Cu的吸收被抑制，可導(dǎo)致貧血。反之，Cu高不影響Zn的吸收。鋅與鎘：電子構(gòu)型與化學(xué)性質(zhì)近似，可相互置換。但許多酶中鋅被鎘置換后，致使酶失活。鋅可拮抗鎘的毒性。當(dāng)鎘中毒的動(dòng)物注射鋅后，中毒癥狀明顯減輕。鋅與其它元素第五節(jié)鋅的吸收1、吸收量成年人每日食用10到15mg的鋅，其中約5mg被吸收，約占總量的40%。2、影響吸收的因素動(dòng)物中鋅易吸收，植物中鋅不易吸收，例如谷物中含有6-磷酸肌醇，它與鋅形成不溶性復(fù)合物。

人奶中的鋅易吸收，而牛奶中的鋅不易吸收。原因是人奶中的鋅的存在狀態(tài)是與小分子的配位體形成復(fù)合物，有利吸收。3、鋅吸收的機(jī)制吸收鋅的主要臟器是小腸第六節(jié)鋅代謝紊亂引起的疾病鋅中毒臨床表現(xiàn)：急性中毒：經(jīng)胃腸道攝入時(shí)，主要表現(xiàn)為腹痛、嘔吐、腹瀉，里急后重，厭食等。因吸入鋅霧引起，多表現(xiàn)為低熱、感冒樣癥狀，食欲不振等。慢性中毒表現(xiàn)為，頑固性貧血，食欲不振等。治療：同鐵、銅中毒。伊朗村病臨床表現(xiàn)：Prasad于1958年在伊朗錫拉茨地區(qū)發(fā)現(xiàn)：侏儒、貧血、皮膚粗糙而干燥、嗜睡和食土癖、生殖腺功能不足。地方病因調(diào)查：食物以面包為主，動(dòng)物蛋白攝入極少。通過(guò)補(bǔ)鐵，校正了貧血，但侏儒等癥狀依然存在。補(bǔ)鋅后改善。病因：對(duì)這一地區(qū)的食物分析表明，面包中鋅含量并不少（30mg/kg)

但6-磷酸肌醇為700mg/kg,使鋅失去了被吸收的可能，造成嚴(yán)重缺鋅。

腸原性肢體皮炎

我國(guó)湖北仙桃地區(qū)1979～1988年共發(fā)現(xiàn)89例臨床表現(xiàn)：嬰幼兒常染色體隱性遺傳、稀少的散發(fā)性的疾病。人乳喂養(yǎng)停止后發(fā)病。特征：皮膚上有進(jìn)展性的肢端、口腔、肛門、生殖器部位的大膿皰皮炎，同時(shí)伴有甲溝炎和禿發(fā)。慢性腹瀉、體瘦、角膜混濁等。病因：小腸吸收鋅功能不全（異常）。治療：通過(guò)血液補(bǔ)鋅可使80%以上的患者痊愈

與其它疾病的關(guān)系

鋅與皮膚?。合嚓P(guān)。但有的皮膚病人并不缺鋅（如牛皮癬），這類皮膚病能否用鋅治療有待研究。（有人正在研究用鋅治療牛皮癬、痤瘡和小腿潰瘍等）。鋅與眼科疾?。合嚓P(guān)，但不清楚。鋅與心血管疾?。轰\與癌癥：鋅與白血?。旱谄吖?jié)鋅的測(cè)定——血清鋅的測(cè)定

標(biāo)準(zhǔn)值：血清：0.67～1.83(1.15)mg/LAAS（原子吸收分光光度法）樣品處理同鐵、銅臨床意義：主要用于兒童發(fā)育障礙和營(yíng)養(yǎng)不良評(píng)價(jià)、發(fā)育遲緩、侏儒、性功能障礙、傷口愈合障礙評(píng)價(jià)等等。標(biāo)本制備：5ml,不加抗凝劑，立即送檢。如果人體中鋅含量——增高：①攝取過(guò)多，如補(bǔ)鋅過(guò)量，職業(yè)性鋅中毒等。②內(nèi)分泌因素：如生長(zhǎng)激素缺乏、腎上腺皮質(zhì)功能降低、甲狀腺功能亢進(jìn)。②血液疾?。喝苎载氀?。③其他情況：如鋅結(jié)合蛋白異常、海產(chǎn)品食入過(guò)多等。減低：可能與下列疾病有關(guān)：①攝取不足：如缺乏動(dòng)物蛋白、以谷類為主或素食習(xí)慣，胃腸內(nèi)或胃腸外忽略補(bǔ)鋅。②吸收障礙：如吸收不良綜合癥，肝膽疾病、嗜酒和酒精性肝病、肝硬化、胰腺疾病、血吸蟲(chóng)?。徽系K吸收的食物與藥物史。③丟失過(guò)多：如慢性腹瀉、腎病綜合癥、糖尿病等。長(zhǎng)期使用靜脈營(yíng)養(yǎng)、利尿劑、透析治療等。④分解代謝亢進(jìn)：如急性組織損傷、心肌梗死、嚴(yán)重外傷、灼傷、慢性炎癥與感染。⑤其他：如早產(chǎn)兒等總結(jié):鋅：2g～3g/人，平均2.3g/人。主要分布在各種臟器和肌肉等軟織細(xì)胞內(nèi)?？偭康?2%在肌肉中。總量28%在骨骼中。成人每天食入10到15mg/d.鋅是必需微量元素，有多種含鋅蛋白酶。60多種酶的活性與鋅有關(guān)，如碳酸酐酶、堿性磷酸酶、羧肽酶、DNA和RNA聚合酶等。是維持正常生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖后代、皮膚功能、免疫功能、暗適應(yīng)等重要生命生理功能所必需。鋅的主要來(lái)源是動(dòng)物食品和海產(chǎn)品，而谷類食物缺乏鋅。鋅的吸收主要在小腸