第四章锌资料

第四章锌（Zn)第一节锌的元素化学概述Zincum原子序数：30，位于过渡系的中央,主要稳定氧化数+2。地壳中含量75微克/克，海水中含量15微克/克，人体内30微克/克。第二节生物体内的锌单位：μg/g小米17韭菜10玉米22芹菜18高粱米29菜花3小麦30水萝卜3黄豆37土豆3绿豆29番茄2花生米39胡萝卜17芝麻36青椒9松蘑45南瓜18白菜4苦瓜24海带32鸡蛋黄34紫菜42鸭蛋黄26黑木耳10黄鱼36瘦猪肉30带鱼26主干743鲤鱼26猪心33乌贼鱼26牛肉50虾肉26鸡肉9虾皮84鸡肝50人乳3鹅肉15牛乳4锌在体内的含量和分布成年人2g～3g/人，平均2.3g/人。主要分布在各种脏器和肌肉等软组织细胞内。总量的62%在肌肉中。总量28%在骨骼中。含量如下图，单位：毫克体内血液中锌元素含量范围•全血：4.8～9.3(7.0)mg/L•红细胞：7.6～16.1(14.2)mg/L•血浆：0.79～1.7(1.1)mg/L•血清：0.67～1.83(1.15)mg/L•发样中含量：80～300(180)μg/g•尿样中含量：270～660μg/24h第三节锌在体内存在的形式及特性

锌

被融合在生物大分子配位体——蛋白质、核酸、膜（主要是膜蛋白等）中，生成稳定的含金属的生物大分子配合物——金属蛋白、金属核酸配合物等。目前，已知这些含锌的生物大分子几乎参与生物体内大多数的新陈代谢过程，其中包括碳水化合物、脂类、蛋白质及核酸的合成和降解过程。就含锌酶而言，按IUB酶命名委员会分类的六大类酶中都有它的存在。名称来源

功能醇脱氢酶脊椎动物、植物催化作用超氧化物岐化酶脊椎动物、植物非催化作用端基dNT转录酶癌病毒催化作用碱性磷酸酯酶哺乳动物、细菌催化作用氨基肽酶哺乳动物、细菌催化、调节作用羧肽酶动物催化作用裂合酶催化作用异构酶连接酶

1、锌起催化作用的酶：——碳酸酐酶和羧肽酶1933年，Meldrum和Roughton从血液中分离得一个可逆催化CO2水合作用的酶，从而命名它为碳酸酐酶。1940年，Keilin和Men从牛红血球中制得纯碳酸酐酶，并确定含有0.33%的锌。事实上，这种酶存在于大多数动、植物组织中，它不但起催化作用，而且还有光合作用、钙化、维持pH值和离子输送等一系列生理过程中承担功能。

CO2水合反应是碳酸肝酶最重要的生物功能，也是迄今为止已知催化效率最高的酶。在没有催化剂时，反应CO2+H2O→H2CO3的速率是十分慢的，k1=0.037/s,k2=104/s;而酶存在时k11=108/s,使反应提高7个数量级。使反应CO2+H2O→H2CO3提高7个数量级对于人来说，微血管循环体系中快速地把CO2带走是生命攸关的。碳酸肝酶通常有两个同功酶：CAC和CAB。人们研究了人血的HCAB、HCAC和牛血的BCAB、BCAC，在这些同功酶中HCAC和BCAB具有较高活性，热稳定性也高。从结构上看：HCAB、BCAC,都是一个单肽链组成的蛋白HCAB有260个氨基酸，BCAC有259个氨基酸，它们有60%的氨基酸的顺序是相同的，但是HCAC、BCAB之间的氨基酸顺序更为接近.事实是，在以锌离子为中心的8Å活性中心环境中HCAC与BCAB是相同的，而HCAB却有四个氨基酸是不同的。人碳酸酐酶的多级结构HCAC是一个扁园形的分子，大小为41×42×55Å。每一个分子都包含一个锌原子。图中，含有α－螺旋，β－折叠。以锌离子为中心的活性部位由γ、δ、ε、和ζ四个β－折叠和两个α－螺旋所三面裹绕，锌离子与三个组氨酸的咪唑环上的氮原子所配位。第四个配位体是水或羟基。

2、锌起结构作用的酶：天冬氨酸转氨甲酰酶天冬氨酸转氨甲酰酶分子量为310000，含有6个锌离子，其主要存在于动物肝中，作用是催化下述缩聚反应：这是嘧啶生物合成的关键前体，嘧啶可抑制酶的活性，调解嘌呤激活酶的活性的平衡。3、锌起活性调节作用的酶：亮氨酸氨基肽酶。亮氨酸氨基肽酶有6个相同的亚基组成，每个亚基含有两个锌离子、分子量为54000。它的作用是催化水解蛋白肽链的N端氨基酸，当N端氨基酸为亮氨酸时，水解速率最快。水解速率次序为：亮氨酸﹥苯丙氨酸﹥丙氨酸﹥甘氨酸

4、锌起催化与非催化作用的酶：醇脱氢酶。牛肝醇脱氢酶为两个亚甲基组成，每个亚甲基是374个氨基酸的肽链（分子量为40000），结合两个锌离子。它在体内催化下列反应：

R-CHO+NADH+H+

==R-CH2OH+NAD+

↑

↑还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，还原型二磷酸吡啶核苷酸，还原型辅酶Ⅰ烟酰胺腺嘌呤二核苷酸二磷酸吡啶核苷酸，辅酶Ⅰ

醇脱氢酶中NAD+的结合部位如图第四节锌的功能及生物学作用1、锌与蛋白质代谢及核酸代谢由于锌存在于蛋白质及各种金属酶中，因此细胞内的锌量直接调节着这些锌酶的活性，也就控制着各种代谢过程，特别是蛋白质、脂肪、糖的代谢过程，以及核酸的合成降解作用。锌对各种代谢过程的影响程度，取决于参与代谢过程中的各种酶与锌的结合的牢度和其它配体的交换速率。锌与蛋白质代谢及核酸代谢例子⑴、当锌缺乏时，碱性磷酸酯酶（AP),碳酸酐酶（CA),羧肽酶（CPA)等活性改变最为显著。老鼠动物实验表明，在饮食锌枯竭两天后，AP活性下25%,四天下降50%。在恢复供锌3天后，AP活性恢复到了正常水平。对于CA、CPA的实验表明，与AP一样有同样的效应。⑵、当锌缺乏时，不同组织中氨基酸的合成蛋白质的速率发生了两极分化，引起血氨升高（蛋白质及核酸的降解加速），食欲下降。食物的减少，锌摄入的量更少，而导致症状加剧甚至死亡。⑶、当锌缺乏时，肝、肾、胰和睾丸中DNA合成的影响极大。DNA的合成速率降低、细胞分裂速度降低，同时抑制了食欲和摄取。出现了吃得少，生长慢的现象。2、锌与生物膜人们研究发现，正常锌的减少可使细胞变脆，易为渗透压所破碎。锌通过红细胞膜进入细胞内部的速度是很快的，在37度，pH为7.4的条件下，每毫升红血球可摄取9.8mmol的锌。说明红细胞膜上，有可能有锌的载体蛋白。少量锌的存在，可改善脱氧镰刀状红细胞的栽氧能力。3、锌与激素锌影响胰岛素、生长素和性激素。锌可以在分泌、活性以及与组织的结合等等各个阶段上影响激素。反过来，激素也可以调控机体锌元素的代谢过程。锌与胰岛素缺锌影响胰岛素分泌注射葡萄糖后锌势态对血清胰岛素的影响时间（h)缺锌动物胰岛素浓度对照组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、锌与免疫锌是参与免疫功能的一种重要元素。在微量元素中，锌对免疫功能影响最明显，无论人还是动物，体内含锌量的减少均可引起细胞免疫功能低下，对疾病的易感性增加，一些与缺锌有关系的疾病，如肠病性肢端皮炎、低丙球蛋白白血病、镰刀状红细胞贫血症等都伴随有严重的免疫功能低下的症状。随着锌的补充，免疫功能都随之提高。5、锌与其它元素的相互作用锌与铜：Zn/Cu≥10时，Cu的吸收被抑制，可导致贫血。反之，Cu高不影响Zn的吸收。锌与镉：电子构型与化学性质近似，可相互置换。但许多酶中锌被镉置换后，致使酶失活。锌可拮抗镉的毒性。当镉中毒的动物注射锌后，中毒症状明显减轻。锌与其它元素第五节锌的吸收1、吸收量成年人每日食用10到15mg的锌，其中约5mg被吸收，约占总量的40%。2、影响吸收的因素动物中锌易吸收，植物中锌不易吸收，例如谷物中含有6-磷酸肌醇，它与锌形成不溶性复合物。

人奶中的锌易吸收，而牛奶中的锌不易吸收。原因是人奶中的锌的存在状态是与小分子的配位体形成复合物，有利吸收。3、锌吸收的机制吸收锌的主要脏器是小肠第六节锌代谢紊乱引起的疾病锌中毒临床表现：急性中毒：经胃肠道摄入时，主要表现为腹痛、呕吐、腹泻，里急后重，厌食等。因吸入锌雾引起，多表现为低热、感冒样症状，食欲不振等。慢性中毒表现为，顽固性贫血，食欲不振等。治疗：同铁、铜中毒。伊朗村病临床表现：Prasad于1958年在伊朗锡拉茨地区发现：侏儒、贫血、皮肤粗糙而干燥、嗜睡和食土癖、生殖腺功能不足。地方病因调查：食物以面包为主，动物蛋白摄入极少。通过补铁，校正了贫血，但侏儒等症状依然存在。补锌后改善。病因：对这一地区的食物分析表明，面包中锌含量并不少（30mg/kg)

但6-磷酸肌醇为700mg/kg,使锌失去了被吸收的可能，造成严重缺锌。

肠原性肢体皮炎

我国湖北仙桃地区1979～1988年共发现89例临床表现：婴幼儿常染色体隐性遗传、稀少的散发性的疾病。人乳喂养停止后发病。特征：皮肤上有进展性的肢端、口腔、肛门、生殖器部位的大脓疱皮炎，同时伴有甲沟炎和秃发。慢性腹泻、体瘦、角膜混浊等。病因：小肠吸收锌功能不全（异常）。治疗：通过血液补锌可使80%以上的患者痊愈

与其它疾病的关系

锌与皮肤病：相关。但有的皮肤病人并不缺锌（如牛皮癣），这类皮肤病能否用锌治疗有待研究。（有人正在研究用锌治疗牛皮癣、痤疮和小腿溃疡等）。锌与眼科疾病：相关，但不清楚。锌与心血管疾病：锌与癌症：锌与白血病：第七节锌的测定——血清锌的测定

标准值：血清：0.67～1.83(1.15)mg/LAAS（原子吸收分光光度法）样品处理同铁、铜临床意义：主要用于儿童发育障碍和营养不良评价、发育迟缓、侏儒、性功能障碍、伤口愈合障碍评价等等。标本制备：5ml,不加抗凝剂，立即送检。如果人体中锌含量——增高：①摄取过多，如补锌过量，职业性锌中毒等。②内分泌因素：如生长激素缺乏、肾上腺皮质功能降低、甲状腺功能亢进。②血液疾病：溶血性贫血等。③其他情况：如锌结合蛋白异常、海产品食入过多等。减低：可能与下列疾病有关：①摄取不足：如缺乏动物蛋白、以谷类为主或素食习惯，胃肠内或胃肠外忽略补锌。②吸收障碍：如吸收不良综合症，肝胆疾病、嗜酒和酒精性肝病、肝硬化、胰腺疾病、血吸虫病；障碍吸收的食物与药物史。③丢失过多：如慢性腹泻、肾病综合症、糖尿病等。长期使用静脉营养、利尿剂、透析治疗等。④分解代谢亢进：如急性组织损伤、心肌梗死、严重外伤、灼伤、慢性炎症与感染。⑤其他：如早产儿等总结:锌：2g～3g/人，平均2.3g/人。主要分布在各种脏器和肌肉等软织细胞内。总量的62%在肌肉中。总量28%在骨骼中。成人每天食入10到15mg/d.锌是必需微量元素，有多种含锌蛋白酶。60多种酶的活性与锌有关，如碳酸酐酶、碱性磷酸酶、羧肽酶、DNA和RNA聚合酶等。是维持正常生长发育、繁殖后代、皮肤功能、免疫功能、暗适应等重要生命生理功能所必需。锌的主要来源是动物食品和海产品，而谷类食物缺乏锌。锌的吸收主要在小肠