礦物質(zhì)生理功能課件

礦物質(zhì)生理功能

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生物和人類都是地球演化到一定階段的產(chǎn)物.人體組織幾乎含有自然界存在的各種元素.存在于人體的各種元素中，除碳、氫、氧、氮構(gòu)成機(jī)體有機(jī)物質(zhì)和水分（約占全重的95％左右）外，其余各種元素?zé)o論存在的形式如何，含量多少，都稱為礦物質(zhì)。目前認(rèn)為有20余種礦物質(zhì)是構(gòu)成人體組織、保持正常生理功能所必需的。2（一）概念和分類根據(jù)在體內(nèi)的含量和人體每日對它們的需要量不同分為：常量元素和微量元素3（二）生理功能

礦物質(zhì)與其它營養(yǎng)素不同，不能在體內(nèi)合成，也不能在代謝中消失，必須通過膳食補(bǔ)充。1）構(gòu)成人體組織的重要成分：如骨骼和牙齒等硬組織，大部分是由鈣、磷、鎂組成，而軟組織含鉀較多。2）在細(xì)胞內(nèi)外液中與蛋白質(zhì)一起調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的通透性、控制水分、維持正常的滲透壓和酸堿平衡（酸性元素氯、硫、磷；堿性鈉、鉀、鎂），維持神經(jīng)肌肉的興奮性。3）構(gòu)成酶的成分或激活酶的活性。4一.常量元素

占人體總重量萬分之一以上，或日需要量100mg以上的元素。

包括鈣、鎂、鉀、鈉、硫、磷、氯5鈣

成人體內(nèi)的鈣總量約為1200g，為體重的2%。主要以羥磷灰石的結(jié)晶[3Ca3(PO4)2·Ca(OH)2]形式存在于骨骼與牙齒中；混溶鈣池與骨骼鈣間呈現(xiàn)動態(tài)平衡。

6供給量和食物來源11～18歲DRIs1000mgUL2000mg成人DRIs：800mgUL2000mg奶和奶制品是鈣的主要來源，含量和吸收率均高。（P65）在飲用牛奶的同時，不僅得到了充足的鈣，還提供了其它營養(yǎng)素，有飲奶習(xí)慣的人群比不飲奶的人群可多獲得35％的VA，38%的葉酸，56％的VB2，22%的鎂和24％的鉀。9

膳食調(diào)查表明我國不同年齡人群日鈣攝入量普遍低于推薦的日供給量（RDA），其中成年人每日平均鈣攝入量約為400毫克，而農(nóng)村居民鈣攝入量僅為350毫克，婦女更低一些，總的來看成人鈣攝入量不及RDA的一半。兒童隨地區(qū)、具體條件的不同，日鈣攝入量約為RDA的19～63％。全國幼托機(jī)構(gòu)中兒童鈣攝入量平均為RDA的42.3％。中學(xué)生約為RDA的50％，重慶7～15歲中小學(xué)生鈣攝食不足的概率為57.1％～79.7％、我國不同年齡人群日鈣攝入量所占RDA的比重，除以乳類為主食的嬰兒外，鈣缺乏在我國兒童中是個普遍而常見的有損于健康問題。

10膳食鈣：至少有兩個主要困素制約中國人膳食中鈣的含量。在傳統(tǒng)膳食基礎(chǔ)上，我國人民食物結(jié)構(gòu)中含鈣量豐富的食物并不多。因此，每日攝食的總鈣量偏低，不可能滿足維護(hù)健康的需要。另一方面，妨礙鈣吸收的植酸鹽、草酸鹽、磷酸鹽及植物纖維等卻很高，使鈣的吸收率降低。在以谷類為主要熱能來源的情況下，食物中磷含量比鈣高出很多。例如不同地區(qū)不同品種大米中的磷約比鈣高6～18倍；小麥（標(biāo)準(zhǔn)、富強(qiáng)）面粉，磷約比鈣高4～6倍，很難達(dá)到有利于機(jī)體吸收和利用的1：2且甚至1：1的鈣磷比例。11

缺乏癥（一）兒童缺鈣時常伴隨蛋白質(zhì)和維生素D缺乏，可引起生長遲緩，新骨結(jié)構(gòu)異常，骨鈣化不良，骨骼變形，發(fā)生佝僂病。該病多見于2歲以下嬰幼兒，特別是早產(chǎn)兒和孿生兒。故應(yīng)注意對孕婦、乳母以及嬰幼兒補(bǔ)充足量的鈣與維生素D，并要求鈣、磷比例適宜。嬰兒鈣：磷以(1.6～1.8):1為宜。12缺乏癥（二）成年人膳食缺鈣時，骨骼逐漸脫鈣，可發(fā)生骨質(zhì)軟化，特別是隨年齡增加而鈣質(zhì)丟失現(xiàn)象普遍存在，女性40歲以后，男性60歲以后都會發(fā)生婦女絕經(jīng)以后，由于雌激素分泌減少，骨質(zhì)丟失速度加快，骨密度降低到一定程度時就不能保持骨骼結(jié)構(gòu)的完整，甚至壓縮變形，以及在很小外力下即可發(fā)生骨折。13

老年人骨密度的高低主要由兩個因素決定：一是骨成熟期所達(dá)到的峰值骨密度，二是達(dá)到峰值后骨質(zhì)丟失的速度。研究表明，平時膳食鈣攝入量高的婦女，其峰值骨密度較高；對絕經(jīng)后婦女，進(jìn)行補(bǔ)鈣加雌激素治療，可減少骨質(zhì)丟失。需要注意的是，持續(xù)的骨丟失必然為骨質(zhì)疏松癥，補(bǔ)救措施只能減緩骨丟失而不能達(dá)到骨質(zhì)的復(fù)原。因此根本的問題是預(yù)防，特別要注意對青春發(fā)育期到40歲前后的婦女，即形成骨密度高峰期的婦女，攝入足夠的鈣。14缺乏癥（三）

此外，有關(guān)成人鈣與一些疾病關(guān)系的調(diào)查提示，血鈣與血壓有相關(guān)關(guān)系，補(bǔ)鈣試驗可使血壓降低；攝入充足的鈣可減少腸粘膜增生從而降低結(jié)腸癌的危險性；低鈣可影響男性精子質(zhì)量。但這些目前還不足以作為估計需要量的依據(jù)。尚需進(jìn)一步的研究和探索。

15鈣過量的危害隨著強(qiáng)化鈣的食品越來越普遍，鈣補(bǔ)充劑越來越多，鈣過量的危害也越來越需要重視和強(qiáng)調(diào)。下面是三個方面的基本危害。⑴增加腎結(jié)石的危險性。資料表明，隨著營養(yǎng)改善，鈣攝入增多，尿鈣增加，高尿鈣是腎結(jié)石的一個危險因素。過量鈣攝入只是腎結(jié)石發(fā)病中的一個因素，對此還有爭議，認(rèn)為鈣在腎結(jié)石發(fā)病中只起很小的作用。一般認(rèn)為中等劑量的膳食鈣攝入（850mg/d）與腎結(jié)石形成危險性的降低有關(guān)。16⑵鈣和其他礦物質(zhì)的相互干擾作用。鈣和其他一些礦物質(zhì)之間存在著不良的相互作用，高鈣膳食能夠影響一些必需元素的生物利用率。

①可明顯抑制鐵吸收②高鈣膳食可降低鋅的生物利用率③高鈣膳食對鎂代謝有潛在副作用。

17鎂－鈣的戰(zhàn)友鎂在1934年證實是人體必需的常量元素。鎂與鈣一起作用，共同維護(hù)骨質(zhì)密度與神經(jīng)和肌肉的活動。

18（一）生理功能

（1）參與骨骼和牙齒構(gòu)成：鎂是與鈣、磷一起構(gòu)成骨骼和牙齒的成分，鎂與鈣既有協(xié)同作用又有拮抗作用，當(dāng)鈣攝入不足時，適量的鎂代替鈣；但當(dāng)鎂攝入量過多時，反而會阻止骨骼的正常鈣化作用。19

（2）維持體液酸堿平衡和神經(jīng)肌肉興奮性：鎂是細(xì)胞內(nèi)液的主要陽離子之一，與鈣、鉀、鈉一起和相應(yīng)的負(fù)離子協(xié)同維持體內(nèi)酸堿平衡和神經(jīng)、肌肉的應(yīng)激性。鎂與鈣相互制約，保持神經(jīng)肌肉興奮與抑制的平衡。若血清鎂濃度降低到鎂、鈣失去平衡，則會出現(xiàn)神經(jīng)肌肉興奮性增強(qiáng)、易激動、心律不齊，幼兒會發(fā)生癲癇、驚厥等。20（3）保護(hù)心血管：鎂是心血管系統(tǒng)的保護(hù)因子，鎂作用于周圍血管系統(tǒng)會引起血管擴(kuò)張，劑量大時會引起血壓下降。軟水地區(qū)居民心血管發(fā)病率要比硬水地區(qū)居民心血管發(fā)病率高，這與硬水中含鎂量高有關(guān)。21食物來源

鎂廣泛存在于各種食物中。葉綠素是鎂卟啉的螫合物，所以綠葉蔬菜富含鎂。食物中諸如糙糧、堅果也含有豐富的鎂，而肉類食物及牛奶中的鎂含量屬中等。約45％的膳食鎂來自蔬菜、水果、谷物和堅果，約29％來自奶、肉、蛋。

精制食品的鎂含量一般是很低的。隨著精制的和加工食品消耗量的增加，膳食鎂的攝入量呈減少趨勢。（P67）22磷在自然界分布廣泛，約占人體重的1％，成人體內(nèi)約含有400～800g的磷。體內(nèi)磷的85.7％集中于骨和牙齒，其余分布于全身各組織及體液中。23生理功能（一）構(gòu)成骨骼和牙齒（二）磷酸組成生命的重要物質(zhì)1.核酸2.磷脂3.細(xì)胞內(nèi)重要的第二信使環(huán)核甘酸（三）參與代謝過程，如ATP中的高能磷酸鍵（四）參與酸堿平衡的調(diào)節(jié)24過量危害

主要是對鈣吸收的干擾：在高磷攝入時，由于在食糜中與鈣形成復(fù)合物并降低其吸收，從而干擾鈣的吸收。但在試驗中發(fā)現(xiàn)，磷對鈣吸收的干擾主要發(fā)生在低鈣攝入時（<400mg/d），這時若磷的攝入遠(yuǎn)多于鈣時會影響鈣的吸收；但如果鈣的攝入量是適宜的，在鈣：磷攝入比值下降至0.375：1以致0.08：1時都不會影響鈣的吸收。25食物來源磷在食物中分布很廣，無論動物性食物或植物性食物都含有豐富的磷，磷與蛋白質(zhì)是并存的。26

微量元素

占人體總重量萬分之一以下，或日需要量100mg以下的元素。

根據(jù)生物學(xué)的作用將微量元素分為三類：1.人體必需微量元素：鐵、鋅、碘、硒、銅、鉬、鉻、鈷2.人體可能必需的微量元素錳、硅、硼、釩、鎳3.具有潛在的毒性，但在低劑量時可能具有人體必需功能的微量元素：氟、鉛、鎘、汞、砷、鋁、錫27特性：有高度生物活性

維持正常生命活動

不提供能量28

一.鐵

盡管鐵是地球上最豐富的元素之一，但因為食物中最常見的鐵形式是不溶性的，且在小腸內(nèi)吸收很差，故鐵缺乏仍是一個世界范圍的營養(yǎng)問題。(一)分布、吸收及代謝：吸收:胃腸道，主要小腸上部～十二指腸。

29食物中的鐵有兩種存在形式：

血紅素鐵：是血紅蛋白及肌紅蛋白中的鐵，吸收率：23%

非血紅素鐵：主要以Fe（OH）3的形式存在于食物中，此類鐵必須先溶解，與有機(jī)部分分離，還原為亞鐵離子后，才能被吸收，吸收率：3-8%

30(二）鐵吸收影響因素：

促進(jìn)鐵吸收:

抗壞血酸、動物蛋白質(zhì)等抑制鐵吸收:

植酸、草酸、鞣酸高磷低鈣膳食

血紅素鐵以卟啉鐵的形式直接被腸粘膜上皮細(xì)胞吸收,不受影響。31（三）生理功能及缺乏癥

（1）合成血紅蛋白、肌紅蛋白的原料

鐵是制造血紅蛋白的重要原料，血紅蛋白是紅細(xì)胞內(nèi)的主要功能物資，擔(dān)負(fù)氧的運(yùn)輸和代謝。血紅蛋白含鐵占全身總量的75％以上，嬰幼兒、青少年、育齡婦女，尤其是孕婦、乳母和一些老年人是缺鐵性貧血的好發(fā)人群。

32（2）含鐵酶的功能下降鐵缺乏使重要的含鐵酶如細(xì)胞色素類、過氧化物酶、過氧化氫酶等酶功能下降，這些酶在物質(zhì)和能量代謝中起重要作用。

（3）機(jī)體抗感染能力降低臨床研究表明，鐵缺乏的嬰幼兒腹瀉、呼吸道感染患病率高，補(bǔ)鐵后下降。

33鐵缺乏對健康的效應(yīng)組織鐵缺乏嚴(yán)重貧血工作能力兒童發(fā)育兒童死亡率母親死亡率34國家公眾營養(yǎng)改善項目－醬油鐵強(qiáng)化行動為何不選主食？谷物加工分散為何選EDTA鈉鐵？不影響食品的口感；與鐵結(jié)合力高；促進(jìn)內(nèi)源性鐵的吸收；不受鐵制劑的影響；加工儲存過程中性質(zhì)穩(wěn)定。為何選醬油？大約70％的中國人食用醬油，92年人均消費(fèi)12.6g，醬油生產(chǎn)逐漸集中化。35EDTA鈉鐵強(qiáng)化醬油中鐵的吸收率用穩(wěn)定同位素進(jìn)行吸收試驗試驗對象：10位青年女性EDTA鈉鐵和硫酸亞鐵的鐵吸收率分別是10.47％和4.74％36強(qiáng)化醬油對貧血兒童的治療效果河南省南陽市3所學(xué)校的304名14～17貧血兒童食用強(qiáng)化醬油3個月。37食用前后血紅蛋白變化組別人數(shù)試驗前1個月2個月3個月對照81116.9117.9118.6118.5低鐵82115.4117.2128.4135.7高鐵77116.1124.0131.6140.038EDTA鈉鐵強(qiáng)化醬油的大人群貧血防治干預(yù)試驗貴州省畢節(jié)市10，000名各年齡組人群，分為兩組，干預(yù)組給強(qiáng)化醬油（26.7mg/100ml），對照組給非強(qiáng)化醬油，每人每天15ml2000年9月開始，為期一年半；結(jié)果發(fā)現(xiàn)：實驗組男性和女性的貧血率與對照組相比，均有明顯下降。兒童生長發(fā)育得到改善。39鐵過量對人體的危害

鐵是人體的必需微量元素，人體有很強(qiáng)的控制鐵吸收、維持鐵平衡的能力，所以鐵過量或中毒的情況并不多見。40（四）供給量及食物來源

每日鐵的供給量與諸多因素有關(guān)：

①鐵的更新與丟失

②生長發(fā)育所需的鐵；

③不同生理條件下額外補(bǔ)償?shù)蔫F。

41以膳食中鐵的平均吸收率為10%。再根據(jù)以上因素制訂日供給量。

鐵的日推薦量為15～20mg。

42（五）鐵含量豐富的食物有：

動物肝臟、全血、瘦肉、黑木耳、紅糖、蛋黃、菌藻類、花生、核桃；（P70）

奶和乳制品不是鐵的良好來源。43二、碘(一)生理功能＊合成甲狀腺激素的主要原料

＊促進(jìn)生物氧化過程(三羧酸循環(huán))＊調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成和分解＊促進(jìn)糖和脂肪代謝＊促進(jìn)生長發(fā)育44碘缺乏癥:

地方性甲狀腺腫。

青春期、妊娠期和哺乳期最易發(fā)生。

呆小病:又稱克汀病生長發(fā)育受阻、智力低下、身材矮小，以致癡呆、聾啞。

粘液性水腫:成人出現(xiàn)類似的甲狀腺病。

長期攝入過量碘亦可造成甲狀腺腫。45(二)碘推薦攝入量（RNI）：

18歲-：150ug

孕婦、乳母：200ug

食物來源:

含碘豐富的食物有海產(chǎn)品。如：海帶、紫菜、蛤干、淡菜、海參、海蜇、龍蝦等，其中海帶含碘量最高。我國用碘鹽補(bǔ)碘的方法來防治碘缺乏

合格碘鹽的碘濃度不低于20mg/kg46

三.鋅

（一）分布：

主要存在于肌肉、骨骼、皮膚、頭發(fā)、視網(wǎng)膜、前列腺、精子等組織器官。

47（二）影響膳食中鋅吸收的因素：

抑制因素：

植酸、半纖維素、木質(zhì)素、亞鐵、銅、鈣、鎘；

促進(jìn)因素：

VD3、蛋白質(zhì)、檸檬酸鹽、乳糖等

48（三）生理功能及缺乏癥

是許多金屬酶的結(jié)構(gòu)成分或激活劑蛋白質(zhì)、核酸的合成和代謝（DNA聚合酶的組成成分）

生殖器官的發(fā)育和功能

維護(hù)正常的味覺、視覺、聽覺、嗅覺功能和皮膚的健康。

49促進(jìn)生長發(fā)育，維持正常的生殖功能

當(dāng)孕婦缺鋅，胎兒核酸和蛋白質(zhì)合成降低而導(dǎo)致胎兒發(fā)育不良，體重減輕，畸形率增高（尤以神經(jīng)管缺陷、性器官發(fā)育異常居多），易引起胎兒宮內(nèi)發(fā)育遲緩、智力低下等不良情況。而且鋅缺乏與胎兒的生長延遲、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育緩慢、免疫功能下降也有密切關(guān)系。

50鋅含量的高低與學(xué)習(xí)、記憶呈明顯的正相關(guān)

鋅主要結(jié)合在腦細(xì)胞膜上，在調(diào)節(jié)神經(jīng)元的γ－氨基丁酸(中樞神經(jīng)遞質(zhì))濃度中發(fā)揮關(guān)鍵作用，特別是人腦海馬區(qū)鋅濃度較高，而海馬是學(xué)習(xí)記憶的重要核團(tuán)，因此，缺鋅后影響海馬區(qū)的正常代謝從而影響學(xué)習(xí)記憶。妊娠期婦女缺鋅會使子女的學(xué)習(xí)和記憶能力下降，缺鋅發(fā)生越早，對學(xué)習(xí)記憶能力的危害就越大，且造成大腦海馬區(qū)發(fā)育不良。成人缺鋅促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞退化，甚至引起損傷。

51鋅影響性腺發(fā)育

人體缺鋅可使腦垂體釋放促性腺激素減少，導(dǎo)致性成熟延遲、性腺萎縮與纖維化、性腺功能減退、第二性征發(fā)育不全等不育癥；鋅對人的生精細(xì)胞的發(fā)育、生殖功能的調(diào)節(jié)亦具有重要的作用，故鋅有“生命之花”、“生命之本”的美名。52（四）缺鋅的臨床表現(xiàn)：

食欲減退，生長發(fā)育停滯，性發(fā)育遲緩，味、嗅覺下降，傷口愈合不良等。

孕婦缺鋅，胎兒可發(fā)生中樞神經(jīng)系統(tǒng)先天性畸形。53

伊朗村病

伊朗村?。ㄐ韵侔l(fā)育不良性侏儒）的主要病因就是鋅缺乏，是由Prasad在伊朗Shiraz地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)而得名。該病的主要特點是生長發(fā)育遲緩、身材矮小、智力低下，臨床表現(xiàn)為生殖器官和第二性征發(fā)育遲滯，肝脾腫大，嚴(yán)重貧血，精神呆滯并有明顯的異嗜癖，體液中含鋅量很低。補(bǔ)充鋅后3個月內(nèi)癥狀明顯改善。

54（五）鋅中毒在鋅正常攝入量和產(chǎn)生有害作用劑量之間有一個相對較寬的范圍，加之人體有效的體內(nèi)平衡機(jī)制，所以一般情況下人體不易發(fā)生鋅中毒。成人一次性攝入2g以上的鋅會發(fā)生鋅中毒，主要特征之一是鋅對胃腸道的直接刺激作用導(dǎo)致惡心、嘔吐、上腹疼痛、腹瀉。

55食物來源:

極好來源：貝殼類海產(chǎn)品、紅色肉類、動物內(nèi)臟類良好來源：干酪、蝦、燕麥、花生醬、花生等；干果類、谷類胚芽和麥麩也富含鋅微量來源：普通飲料、動物脂肪、植物油、水果、蔬菜、奶糖和白面包等（P73）56

四、銅

（一）分布:

以肝、腦、腎及心含量最高。

銅主要以金屬-蛋白質(zhì)復(fù)合物的形式貯存于肝臟。

吸收:胃和小腸上部。

57（二）功能及缺乏癥

1.維持正常的造血功能。參與鐵的代謝。

缺銅時，導(dǎo)致低血色素小細(xì)胞性貧血。

2.缺銅時影響膠原的正常結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致骨骼生成障礙、骨質(zhì)疏松、心血管、皮膚受損等。

3.維護(hù)中樞神經(jīng)的健康。銅在神經(jīng)系統(tǒng)中起著多種作用，神經(jīng)髓鞘磷脂合成需有含銅的細(xì)胞色素氧化酶作用。4.保護(hù)毛發(fā)正常的色素和結(jié)構(gòu)。缺乏時可能出現(xiàn)毛發(fā)脫色或卷毛。

58銅過量

銅過量的副作用主要是對肝臟的損害。用銅管作血液透析的病人以及果園工人用銅化合物作為殺蟲劑容易發(fā)生慢性中毒。經(jīng)口攝入而引起慢性中毒尚未確定，長期食用大量牡蠣、肝、蘑菇、堅果等含銅高的食品，每天銅攝入量為正常10倍以上未見慢性中毒。59（三）供給量與食物來源

成人AI值:2mg/d。UL：8mg/d

含銅豐富的食物:

肝、牡蠣、龍蝦、堅果、種子、黃豆粉、麥麩和小麥胚芽等。60五.硒

1、體內(nèi)分布腎中濃度最高，肝臟次之2、生理功能1.參與酶的組成硒是哺乳動物體內(nèi)重要酶的組成部分。目前已從哺乳動物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了4種含硒酶，其中GSH－PX有清除過氧化物自由基和保護(hù)紅血球的作用。在缺硒的情況下其活性下降。

612.調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能

硒具有免疫調(diào)節(jié)功能，對非特異性免疫、體液免疫和細(xì)胞免疫有直接影響。硒能促進(jìn)干擾素的產(chǎn)生，增加其活性，增強(qiáng)人NK細(xì)胞的活性；硒還能增加免疫球蛋白的分泌，增加白細(xì)胞吞噬和殺菌能力以及脾臟粘附細(xì)胞的抗原遞呈能力，因而對免疫系統(tǒng)起著保護(hù)作用。缺硒時，各種免疫功能下降，過量硒可