第四章鋅資料

第四章鋅（Zn)第一節(jié)鋅的元素化學概述Zincum原子序數：30，位于過渡系的中央,主要穩(wěn)定氧化數+2。地殼中含量75微克/克，海水中含量15微克/克，人體內30微克/克。第二節(jié)生物體內的鋅單位：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36瘦豬肉30帶魚26主干743鯉魚26豬心33烏賊魚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胞內?？偭康?2%在肌肉中?？偭?8%在骨骼中。含量如下圖，單位：毫克體內血液中鋅元素含量范圍?全血：4.8～9.3(7.0)mg/L?紅細胞：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)鋅在體內存在的形式及特性

鋅

被融合在生物大分子配位體——蛋白質、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大多數的新陳代謝過程，其中包括碳水化合物、脂類、蛋白質及核酸的合成和降解過程。就含鋅酶而言，按IUB酶命名委員會分類的六大類酶中都有它的存在。名稱來源

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

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。事實上，這種酶存在于大多數動、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程中承擔功能。

CO2水合反應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。在沒有催化劑時，反應CO2+H2O→H2CO3的速率是十分慢的，k1=0.037/s,k2=104/s;而酶存在時k11=108/s,使反應提高7個數量級。使反應CO2+H2O→H2CO3提高7個數量級對于人來說，微血管循環(huán)體系中快速地把CO2帶走是生命攸關的。碳酸肝酶通常有兩個同功酶：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。從結構上看：HCAB、BCAC,都是一個單肽鏈組成的蛋白HCAB有260個氨基酸，BCAC有259個氨基酸，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卻有四個氨基酸是不同的。人碳酸酐酶的多級結構HCAC是一個扁園形的分子，大小為41×42×55?。每一個分子都包含一個鋅原子。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β－折疊和兩個α－螺旋所三面裹繞，鋅離子與三個組氨酸的咪唑環(huán)上的氮原子所配位。第四個配位體是水或羥基。

2、鋅起結構作用的酶：天冬氨酸轉氨甲酰酶天冬氨酸轉氨甲酰酶分子量為310000，含有6個鋅離子，其主要存在于動物肝中，作用是催化下述縮聚反應：這是嘧啶生物合成的關鍵前體，嘧啶可抑制酶的活性，調解嘌呤激活酶的活性的平衡。3、鋅起活性調節(jié)作用的酶：亮氨酸氨基肽酶。亮氨酸氨基肽酶有6個相同的亞基組成，每個亞基含有兩個鋅離子、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N端氨基酸為亮氨酸時，水解速率最快。水解速率次序為：亮氨酸﹥苯丙氨酸﹥丙氨酸﹥甘氨酸

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亞甲基組成，每個亞甲基是374個氨基酸的肽鏈（分子量為40000），結合兩個鋅離子。它在體內催化下列反應：

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+的結合部位如圖第四節(jié)鋅的功能及生物學作用1、鋅與蛋白質代謝及核酸代謝由于鋅存在于蛋白質及各種金屬酶中，因此細胞內的鋅量直接調節(jié)著這些鋅酶的活性，也就控制著各種代謝過程，特別是蛋白質、脂肪、糖的代謝過程，以及核酸的合成降解作用。鋅對各種代謝過程的影響程度，取決于參與代謝過程中的各種酶與鋅的結合的牢度和其它配體的交換速率。鋅與蛋白質代謝及核酸代謝例子⑴、當鋅缺乏時，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。老鼠動物實驗表明，在飲食鋅枯竭兩天后，AP活性下25%,四天下降50%。在恢復供鋅3天后，AP活性恢復到了正常水平。對于CA、CPA的實驗表明，與AP一樣有同樣的效應。⑵、當鋅缺乏時，不同組織中氨基酸的合成蛋白質的速率發(fā)生了兩極分化，引起血氨升高（蛋白質及核酸的降解加速），食欲下降。食物的減少，鋅攝入的量更少，而導致癥狀加劇甚至死亡。⑶、當鋅缺乏時，肝、腎、胰和睪丸中DNA合成的影響極大。DNA的合成速率降低、細胞分裂速度降低，同時抑制了食欲和攝取。出現了吃得少，生長慢的現象。2、鋅與生物膜人們研究發(fā)現，正常鋅的減少可使細胞變脆，易為滲透壓所破碎。鋅通過紅細胞膜進入細胞內部的速度是很快的，在37度，pH為7.4的條件下，每毫升紅血球可攝取9.8mmol的鋅。說明紅細胞膜上，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胞的栽氧能力。3、鋅與激素鋅影響胰島素、生長素和性激素。鋅可以在分泌、活性以及與組織的結合等等各個階段上影響激素。反過來，激素也可以調控機體鋅元素的代謝過程。鋅與胰島素缺鋅影響胰島素分泌注射葡萄糖后鋅勢態(tài)對血清胰島素的影響時間（h)缺鋅動物胰島素濃度對照組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，鋅對免疫功能影響最明顯，無論人還是動物，體內含鋅量的減少均可引起細胞免疫功能低下，對疾病的易感性增加，一些與缺鋅有關系的疾病，如腸病性肢端皮炎、低丙球蛋白白血病、鐮刀狀紅細胞貧血癥等都伴隨有嚴重的免疫功能低下的癥狀。隨著鋅的補充，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，Cu的吸收被抑制，可導致貧血。反之，Cu高不影響Zn的吸收。鋅與鎘：電子構型與化學性質近似，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。當鎘中毒的動物注射鋅后，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合物，有利吸收。3、鋅吸收的機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：急性中毒：經胃腸道攝入時，主要表現為腹痛、嘔吐、腹瀉，里急后重，厭食等。因吸入鋅霧引起，多表現為低熱、感冒樣癥狀，食欲不振等。慢性中毒表現為，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：Prasad于1958年在伊朗錫拉茨地區(qū)發(fā)現：侏儒、貧血、皮膚粗糙而干燥、嗜睡和食土癖、生殖腺功能不足。地方病因調查：食物以面包為主，動物蛋白攝入極少。通過補鐵，校正了貧血，但侏儒等癥狀依然存在。補鋅后改善。病因：對這一地區(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，造成嚴重缺鋅。

腸原性肢體皮炎

我國湖北仙桃地區(qū)1979～1988年共發(fā)現89例臨床表現：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：皮膚上有進展性的肢端、口腔、肛門、生殖器部位的大膿皰皮炎，同時伴有甲溝炎和禿發(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：通過血液補鋅可使80%以上的患者痊愈

與其它疾病的關系

鋅與皮膚?。合嚓P。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，但不清楚。鋅與心血管疾?。轰\與癌癥：鋅與白血?。旱谄吖?jié)鋅的測定——血清鋅的測定

標準值：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)育障礙和營養(yǎng)不良評價、發(fā)育遲緩、侏儒、性功能障礙、傷口愈合障礙評價等等。標本制備：5ml,不加抗凝劑，立即送檢。如果人體中鋅含量——增高：①攝取過多，如補鋅過量，職業(yè)性鋅中毒等。②內分泌因素：如生長激素缺乏、腎上腺皮質功能降低、甲狀腺功能亢進。②血液疾?。喝苎载氀取＂燮渌闆r：如鋅結合蛋白異常、海產品食入過多等。減低：可能與下列疾病有關：①攝取不足：如缺乏動物蛋白、以谷類為主或素食習慣，胃腸內或胃腸外忽略補鋅。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?。徽系K吸收的食物與藥物史。③丟失過多：如慢性腹瀉、腎病綜合癥、糖尿病等。長期使用靜脈營養(yǎng)、利尿劑、透析治療等。④分解代謝亢進：如急性組織損傷、心肌梗死、嚴重外傷、灼傷、慢性炎癥與感染。⑤其他：如早產兒等總結: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胞內?？偭康?2%在肌肉中?？偭?8%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，如碳酸酐酶、堿性磷酸酶、羧肽酶、DNA和RNA聚合酶等。是維持正常生長發(fā)育、繁殖后代、皮膚功能、免疫功能、暗適應等重要生命生理功能所必需。鋅的主要來源是動物食品和海產品，而谷類食物缺乏鋅。鋅的吸收主要在小腸