第二十三章 无机物的生物化学

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二十三章,无机物的生物化学,(Mineral Biochemistry),大连医科大学 生物化学与分子生物学教研室,赵宝昌 徐跃飞,温州医学院 生物化学与分子生物学教研室,严 哲 毛孙忠,【教学要求】,1.钙、磷、镁的代谢特点。血钙、血磷的平衡。,2.微量元素的定义、作用。铁、锌、碘的来源、,体内代谢及生理功能。铜 、锰、硒等其他微,量元素的作用。微量元素缺乏症的原因。,常量元素（macroelement）：氢、氧、氮、碳、磷、硫、钠、钾、氯、钙和镁。其中，前四种元素是人体内含量最多的元素，它们占细胞总量的99%。,微量元素（trace element, micromineral）是人体每日需要量在100mg以下的化学元素，主要包括铁、碘、铜、锌、锰、硒、氟、钼、钴、铬、镍和钒等。,人体中的某些化学元素,第一节 钙、磷和镁的代谢,（一）目的与要求,钙与磷的吸收与排泄，钙、磷代谢的调节,镁的生理作用,（二）教学内容,掌握：钙磷代谢的调节,熟悉：钙、磷与镁的生理功能,了解：钙、磷的吸收,一、钙、磷在体内的分布与功能,（一）钙在体内的分布与功能,体内分布,血浆中发挥生理作用的主要是游离,Ca,2+,，它的浓度与蛋白结合钙以及其它小分子结合钙之间呈动态平衡状态。该平衡受血浆,pH,的影响。,临床上在碱中毒时，常伴有低血钙造成的肌肉抽搦。,生理功能,蛋白结合钙,（46%）,H,+,HCO,3,-,血Ca,2+,（47.5%）,HCO,3,-,H,+,小分子结合钙,（6.5%）,生理功能,1. 多种酶的激活剂：直接或通过与钙调蛋白结合调节许多酶和非酶蛋白质的活性,通过钙或钙调蛋白调节的酶和蛋白质,NMDA：N-甲基-D-天冬氨酸,2. 钙调节细胞膜的通透性和流动性,神经、肝、红细胞和心肌等的细胞膜上存有钙结合部位，当Ca,2+,从这些部位释放时，膜的结构和功能发生变化，从而改变细胞膜对钾、钠等阳离子的通透性等。钙离子可与细胞膜上荷负电的磷脂结合，从而降低膜的流动性。,3. Ca,2+,参与调节心肌和神经的正常活动，维持肌肉一定的紧张力。,此外，Ca,2+,还参与神经递质的释放、神经冲动的传导、激素的分泌、血液凝固、细胞粘附等。,钙离子还是细胞内重要的第二信使（详见第十九章 细胞信号传导）。,（二）,磷,是体内的分布与功能,正常成人含磷（phosphorus, P）约（600g）,其中,骨约占85.7%,各组织细胞约占14%,体液约占0.03%,血浆无机磷的浓度：,（,）,主要以H,2,PO,4,和HPO,4,2,的形式存在,正常人血液中钙和磷的浓度相当恒定，每100ml血液中钙与磷总含量mg数之积称为钙磷浓度积，约为35,40。因此，血钙降低时，血磷会略有增加。,磷与钙构成骨盐成分，参与成骨作用；,磷是核酸、核苷酸、磷脂、磷蛋白、脂蛋白、辅,酶等重要生物分子的组成成分，发挥其各自的重,要生理功能；,磷酸根参与许多生化反应和代谢调节过程；,无机磷酸盐参与体液的缓冲体系；,磷能刺激神经肌肉兴奋性，使心肌和肌肉有规则地收缩。,磷的功能：,二、钙、磷的吸收与排泄,（一）钙、磷的吸收,食物来源：乳及乳制品含钙丰富，吸收率高，水,产品中小虾皮含钙最多，其次是海带等。含磷较,多的食物是谷类、豆类、硬壳果及肉、鱼、牛乳、,乳酪等。,钙、磷的主要吸收部位在小肠，其中十二指肠和空,肠最为有效。只有游离,Ca,2+,才被吸收。,成人的吸收率通常只有,20%,，,40,岁之后，钙吸收,率以每,10,年平均下降,5%,10%,。老年人常因钙,摄入不足易患骨质疏松症。,影响钙吸收的因素：,肠道的酸性环境使钙容易溶解。胃酸、氨基酸、,乳酸、维生素,C,等可与钙形成可溶性钙盐而促进,钙的吸收；,植物中的植酸盐、纤维素、糖醛酸、藻酸钠和草,酸可与钙形成不溶性钙盐而降低钙的吸收；,维生素,D,可促进钙、磷的吸收；,高磷酸盐可与钙形成不溶性磷酸钙而抑制钙的吸,收，食物中钙,:,磷在,1.5:1,时有利于钙与磷的吸收。,影响磷吸收的因素：,成人每日进食,磷。,食物中的磷主要以有机磷酸酯、磷蛋白和磷脂的,形式存在。在消化液中磷酸酶的作用下，水解生,成无机磷酸盐并在小肠上段被吸收。磷的吸收率,很高，可达,70%,以上。,缺磷在临床上极为罕见。,钙、镁、铁可与磷酸根生成不溶性化合物而影响,其吸收。,（二）钙、磷的排泄,（1）钙的排泄,正常成人摄入的钙中约80%从粪便排出，20%由肾排出。粪便中的钙来自食物和消化液中未被吸收的钙。血浆钙每天约有10g经肾小球滤过，但其中95%以上仍被肾小管重吸收，这种吸收受到甲状旁腺素的严格调控。,（2）磷的排泄,粪便排出磷占总排出量的2040%，多以磷酸钙的形式排出。尿磷排出量占总排出量的6080%。当血磷浓度降低时，肾小管对磷的重吸收增强。,三、钙、磷代谢的调节,血钙、血磷浓度的相对稳定除由钙、磷的吸收及排泄决定外，还取决于骨组织的钙化与脱钙作用。调节此平衡的激素是,活性维生素D,3,甲状旁腺素（parathyroid hormone, PTH）,降钙素（calcitonin, CT）,骨、小肠和肾是这些激素进行调节活动的三个主要器官。,人体钙、磷的平衡,维生素D,3,、PTH和CT对钙磷代谢的调节,维生素D,3,：,活性形式,1,25-,二羟维生素,D,3,（,1,25-(OH),2,-D3,）,作用的主要靶器官是小肠和骨。,1.25-(OH),2,-D,3,促进肠粘膜细胞合成对钙具有强亲和,力的钙结合蛋白（,calbindin,CaBP,）。从而促进小,肠对钙的吸收。同时磷的吸收也随之增加。,低血钙时，,PTH,的合成增加。,PTH,和,1,25-(OH),2,D,3,协同作用，促进骨盐溶解释放钙入血。,PTH,和,1,25-,(OH),2,D,3,还通过促进肾小管钙的重吸收和抑制钙的排,泄。同时，高,PTH,还可刺激,1,25-(OH),2,D,3,的生成。,总效应：,1,25- (OH),2,D,3,使血钙和血磷升高。,甲状旁腺素（PTH）：,甲状旁腺主细胞合成分泌的具有,84,个氨基酸残,基的多肽激素。,钙离子通过抑制甲状旁腺主细胞的腺苷酸环化,酶，使,cAMP,浓度下降，从而减少,PTH,的分泌。,低血钙促进分泌,PTH,和抑制,PTH,的降解。,PTH,作用的靶器官是骨和肾。,肾：,PTH,促进钙的重吸收和磷的排出。,激活肾中,1-,-,羟化酶，促进,1.25-(OH),2,-,D,3,生成，间接促进小肠对钙、磷的吸收。,骨：,PTH,在,1.25-(OH),2,-D,3,的协同下，活化破,骨细胞，动员骨钙释放至血浆。,总效应：,PTH,促使血钙升高、血磷下降。,降钙素（CT）,甲状腺滤泡旁细胞（又称,C,细胞）分泌的、由,32,个氨基酸残基组成的多肽激素。,血钙升高是,CT,分泌的信号。,CT,作用的主要靶器官是肾与骨。,骨：与,PTH,相反，,CT,通过抑制破骨细胞的,活性、激活成骨细胞，抑制骨盐溶解，,促进骨盐沉积。,肾：,CT,抑制钙、磷的重吸收。,总效应：,CT,降低血钙与血磷。,三种激素对钙、磷代谢的调节,因镁,（,magnesium,）,位于叶绿素的结构中心，所以绿叶植物是镁最丰富的来源。此外，在动物内脏、谷类、豆类食物及蜂蜜中含镁量也较高。,体内镁主要存在于细胞内。血镁的浓度虽然仅在范围内，但相当恒定，不因机体缺镁而下降。,四、镁的代谢,（1）,镁是众多酶的激活剂。,可以说，在人体生命活动的各个环节中镁几乎无处不在。,（,2）镁是维持骨细胞结构、促进骨骼生长和维持功能所必需的元素。,（3）镁对心血管系统的影响。镁主要作用于周围血管系统，小剂量镁可引起血管扩张；较大剂量则可降低血压，在正常人尤为明显。认为心肌含镁量降低对于心肌梗塞患者是易发猝死的一个因素。,（4）镁离子在肠腔中吸收缓慢，促进水分在肠腔中的滞留，因此镁具有导泻作用。,镁的生理功能:,镁与钙有协同作用：,Mg,2,与,Ca,2+,在肠道吸收时表现为相互竞争，因此在低镁血症时，其症状可因为摄入高钙食物而加重。,在对神经肌肉应激性的作用方面，钙与镁虽然同样表现为抑制作用，即血钙、血镁过低，都使神经肌肉兴奋性增高，但二者在作用过程中，又具有拮抗作用。 Mg,2,对中枢神经系统的抑制作用可由于Ca,2+,的存在而减弱， Mg,2,离子所造成的肌神经信号传递阻滞，也可被Ca,2+,所拮抗。,而在对心肌应激性的作用方面，二者的表现却截然相反。镁能参与肌浆网对钙的释放与结合，从而影响心肌的收缩过程。它们由于都能与某些酶或受体结合，而且这种结合具有竞争性，所以所起的作用往往相反。,总之，镁、钙的协同作用以负协同为多见。因此，镁中毒时，可以用钙来作为解毒手段之一。,镁与钾也具有协同作用。镁能兴奋细胞膜上Na,+,-,K,+,- ATP 酶,，促使钠泵运转，使细胞外钾向细胞内移动。同时，,镁能使细胞膜对的通透性下降，使K,+,难以逸出细胞外，减少K,+,的丢失。所以低血镁时，钠泵活动迟缓，细胞内钾外流增多，可能导致,细胞内低钾。,镁代谢还受甲状腺素的影响。 甲状腺素可使镁从尿排出增多，血钾降低，使总体处于缺镁（负平衡）状态。另外，甲状腺素本身对物质代谢的促进作用又增加了机体对镁的需求量。所以甲亢病人经常出现低镁症状。,第二节 微量元素,（一）目的与要求,几种主要微量元素的生理功能,（二）教学内容,掌握：铁、硒的代谢与功能,熟悉：锌、铜的代谢与功能,了解：碘的代谢与功能,自学：锰、氟、钴、铬的功能,每日需要量在100mg以下的元素称为微量元素(trace element)，目前公认的人体必需微量元素有铁、铜、锌、碘、锰、硒、氟、钼、钴、铬、镍、钒、锶、锡等14种，绝大多数为金属元素。,主要是通过与蛋白质、酶、激素和维生素等相结合而发挥作用。,（1）参与构成酶的活性中心或辅酶。金属酶和金属激活酶说明了微量元素在酶促反应中的关键性作用，人体内有一半以上的酶在其活性部位含有微量元素，甚至有些酶需要一种以上的微量元素才能发挥其最大活性。,（2）参与体内物质运输。,（3）参与激素和维生素的活性结构的形成。,微量元素的生理作用:,一、铁（iron，Fe）,铁的主要功能是以血红素铁的形式存在于血红蛋白和肌红蛋白中，发挥其贮存氧和运输氧的作用。铁还是细胞色素、过氧化氢酶等多种酶的组成成分。,成年男性平均含铁（iron，Fe）量约为每kg体重50mg，女性约为每kg体重30mg。,体内铁约75%存在于铁卟啉化合物中，25%存在于非铁卟啉类含铁化合物（如含铁的黄素蛋白、铁硫蛋白、运铁蛋白等）中。,成年男性及绝经后的妇女每日约需铁1mg，经期妇女每日平均失铁,，妊娠期妇女每日需要量约为。,（一）铁在人体内的含量与分布,动物性食物如血、肝、瘦肉，不仅含铁丰富而且吸收率很高。植物性食物中则以黄豆和小油菜、太古菜等铁的含量较高。其中黄豆中的铁不仅含量较高且吸收率也较高，是铁的良好来源。,用铁质炊具烹调食物可显著增加膳食中铁含量。,体内铁还来自红细胞衰老破坏后所释放的血红蛋白铁，后者并不排出体外，而以铁蛋白的形式贮存体内，一旦需要可重新用于合成血红蛋白、肌红蛋白及其他含铁卟啉结构的物质。,（二）铁的来源,（三）铁的吸收、运输、贮存与排泄,1铁的吸收,部位：胃、十二指肠和空肠,影响铁吸收的因素：,有机态的血红素铁吸收率约为30%，无机铁吸收率仅5%。,仅Fe,2+,能够通过肠黏膜。凡能促使Fe,3+,还原成Fe,2+,的因素（胃酸、降低环境pH或还原性物质，如维生素C、半胱氨酸、葡萄糖和果糖等）都能促进铁的吸收。,络合物中铁的吸收率大于无机铁，氨基酸、柠檬酸、苹果酸等与铁离子形成的络合物有利于铁的吸收。,无机离子中，Cu,2+,、Zn,2+,、Mn,2+,、Co,3+,等有助于铁的吸收，而Ca,2+,、Al,3+,、Mg,2+,则不利于铁的吸收。磷酸、植酸、草酸、鞣酸等均可干扰铁的吸收。,铁的吸收过程在很大程度上受机体内铁的贮存量、血红蛋白合成速度、造血功能、铁蛋白合成状态等诸因素的影响。贫血都能增强小肠铁的吸收。,吸收的Fe,2+,在小肠黏膜上皮细胞中氧化为Fe,3+,，并与铁蛋白（ferritin）结合。,血液中的铁（Fe,3+,）与运铁蛋白（transferrin）结合而运输。正常人血清运铁蛋白浓度为200300mg/dl。结合铁的运铁蛋白可以识别、并结合靶细胞的运铁蛋白受体。进而将铁转至靶细胞内。,2铁的运输,机体内多余的铁以铁蛋白和血铁黄素两种形式贮存，以铁蛋白为主。,铁蛋白主要分布于肝、脾、骨髓、骨骼肌、肠黏膜、肾等组织。正常情况下，储存铁和血循环的铁交换量不多。当需要铁时，铁蛋白和血铁黄素中的铁都可被动员。,3铁的贮存,铁蛋白是由一个蛋白质外壳和一个铁核心构成，其蛋白外壳由24个亚基组成，中心有一个较大的空腔。每分子铁蛋白最多可以纳入约4500个铁离子，但一般不超过3000个。,小肠黏膜上皮细胞的生命周期为2,6,天，储存于细胞内的铁蛋白铁随着细胞的脱落而排泄于肠腔。这几乎是体内铁的唯一排泄途径。也有一部分铁从泌尿生殖道脱落细胞中丢失。尿、汗、消化液、胆汁中均不含铁。正常人每日排铁约1mg，与吸收量相平衡。,4铁的排泄,体内铁的代谢,缺铁引起小细胞低血色素性贫血。原因：铁摄入不足；急性大量出血、慢性小量出血（胃、十二指肠溃疡、妇女月经失调出血等）；儿童生长期和妇女妊娠与哺乳期得不到铁的额外补充。,缺铁可影响组织内物质代谢，引起机能失调。,Fe,2+,可与氧反应产生羟自由基和过氧化自由基。Fe,2+,还可与体内蛋白质结合，破坏其结构。,多年铁摄入过剩，部分铁蛋白变性生成血铁黄素，甚至出现血色素沉着症，引起器官损伤，可出现肝硬化、肝癌、糖尿病、心肌病、皮肤色素沉着、内分泌紊乱、关节痛等。,（四）铁的缺乏与过量,二、锌（zinc, Zn）,来源：,主要来自动物性的食物如牡蛎、泥鳅、鲱鱼，,以及肉、蛋、内脏等。植物性食物含锌量以及吸,收率均远不及动物性食物。,吸收：部位在小肠。锌的吸收率可因与谷物中富含的,6-磷酸肌醇结合生成不溶性复合物而降低。纤维素,亦可影响锌的吸收。,需要量、体内含量与分布：,成人每日锌需要量为15,20mg。成人体内锌含量约23g，遍布于全身许多,组织，有的组织含锌较多，如视网膜含锌达,0.5%。,体内锌主要与金属硫蛋白结合而贮存。血,锌浓度约为。,运输与排泄：,在血中与清蛋白或运铁蛋白结合而运,输。,锌主要经粪排泄，其次为尿、汗、乳汁等。,锌的生理作用与缺乏症：,主要参与人体内许多金属酶的组成。,锌参与胰岛素合成。,锌是重要的免疫调节剂、生长辅因子，在抗氧化、抗细胞凋亡和抗炎症中均起重要作用。,锌参加锌指蛋白，在转录调控中起重要作用，为细胞生长、分化，创伤的愈合所必需。,锌促进维生素A的正常代谢和生理功能（参与视黄醇氧化酶和视黄醇结合蛋白的合成）；参与粘多糖的代谢，保护皮肤和软骨的健康；促进性器官与性机能的正常发育，防治前列腺肥大；促进食欲等。,锌缺乏可引起皮肤炎、伤口愈合缓慢、脱发、神经精神障碍。儿童可出现发育不良和睾凡萎缩等。,三、铜（copper, Cu）,日需要量：约13mg。,分布：成人体内含铜约80110mg，在肌肉、内脏及,脑中含量较高，其中肌肉中占50%，肝中约占,10%。,运输与排泄：血浆中60%的铜与铜蓝蛋白（血浆中,的含铜蛋白，由肝合成）紧密结合，其他的与,血浆清蛋白疏松结合或与组氨酸形成复合物。,铜主要经胆汁排出体外。,参与多种酶的构成。,铜可增强血管生成素对内皮细胞的亲和力，并促进血管内皮生长因子和相关细胞因子的表达与分泌，促进血管生成。,铜缺乏的特征性表现为小细胞低色素性贫血、白细胞减少、出血性血管改变、骨脱盐、高胆固醇血症和神经疾患等。,铜摄入过多也会引起中毒现象，如蓝绿粪便、唾液，以及行动障碍等。,铜代谢异常的遗传病有Wilson 病和Menke病，表现为铜的吸收障碍，导致细胞内含铜酶活力下降，机体代谢紊乱。,铜的生理作用、缺乏症与中毒,需要量：,成人日需要量,体内含量：,正常成人体内含碘2550mg，其中约,30%集中于甲状腺中，用于合成甲状腺素。其,余60,80%,以非激素的形式分散于甲状腺外。,食物来源：海洋植物（海带、紫菜等）与含碘盐。,代谢：食物中的碘在胃肠道被还原成I,-,后，方被吸,收。吸收率可达100%。进入血循环中的碘，,广泛分布在细胞外液，并在肾、唾液腺、胃黏,膜和甲状腺等一些特定组织中被进一步浓集。,体内85%的碘由肾排出，其他由汗腺排出。哺,乳期妇女通过乳汁能排出一定量的碘。,四、碘（iodine, I）,碘的生理功能、缺乏症与中毒,碘的主要功能是在甲状腺内合成甲状腺激素。碘的缺乏与过量都将导致甲状腺的病变，成人缺碘可引起甲状腺肿大，称甲状腺肿。胎儿和新生儿缺碘则可引起呆小症（又称克汀病），表现为发育停滞、痴呆。,碘的另一重要功能是抗氧化作用。在含碘细胞中碘可作为电子供体，与活性氧竞争细胞成分和中和羟自由基，防止细胞遭受破坏。碘可以与细胞膜多不饱和脂肪酸的双键接触，使之不易产生自由基。,碘摄入过多，可引起碘中毒。其症状是心率加速、气短、代谢与食欲亢进等。因其常有眼球凸出，故又称为凸眼性甲状腺肿。,人体含锰约1220mg。日需要量为25mg。,主要在小肠吸收，吸收率仅3%。,血液中主要与血浆,-,球蛋白和清蛋白结合而运输，少量与运铁蛋白结合。,体内主要分布于骨、肝、胰和肾。主要随胆汁排泄，少量随胰液排泄，尿中排出很少。,五、锰（manganese, Mn）,锰主要参与一些酶的辅基或激活剂。因此，锰不仅参加糖和脂类代谢，而且在蛋白质、DNA和RNA合成中起作用。 锰对骨骼的生成发育、造血过程、维持正常的生殖功能、抗自由基等都有很大作用。 锰缺乏较少见，可影响生长发育。 锰摄入过多可出现中毒症状。锰干扰多巴胺的代谢，导致精神病和帕金森神经功能障碍（锰疯狂）。并可引起眼球集合能力减弱，眼球震颤、睑裂扩大等。锰可抑制呼吸链中复合物I和ATP酶的活性，造成自由基过多生成。,锰的生理功能、缺乏症与中毒,硒在体内含量约14,21mg,，成人日需要量在3050,g,。,硒的吸收部位在十二指肠。维生素E可促进硒的吸收与作用，维生素C则强化维生素E的这一作用。,硒在血液中与,和,球蛋白结合，小部分与,VLDL结合而运输。,硒主要随尿及汗液排泄。,六、硒（selenium,Se）,硒以硒半胱氨酸的形式存在于蛋白质（称硒蛋白）中。谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）是含硒抗氧化蛋白，通过氧化谷胱甘肽来对抗H,2,O,2,，保护细胞膜，增强维生素E的抗氧化作用。,硒蛋白P（Se-P）是血浆中主要的含硒蛋白和硒的运输形式，是内皮系统的抗氧化剂。,硫氧还蛋白还原酶（Trx）参与调节细胞内氧化还原过程，刺激正常和肿瘤细胞的增殖，并参与DNA合成的修复机制。,碘甲腺原氨酸脱碘酶通过调节甲状腺激素水平来维持机体生长、发育与代谢。,硒参与辅酶Q和辅酶A的合成。,硒的生理功能,缺硒与多种疾病的发生有关。克山病便是由于地域性生长的庄稼中含硒量低引起的地方性心肌病。,硒对抗自由基使之具有抗癌作用，是肝癌、乳腺癌、皮肤癌、结肠癌、鼻咽癌及肺癌等的抑制物。服用硒可明显降低某些癌症的危险性。,硒促进人体细胞内新陈代谢、核酸合成和抗体形成，对重金属离子如Pb,2+,、Hg,2+,的解毒、对黄曲霉毒素的清除、抗血栓及抗衰老等多方面的作用。硒被光激活将发出电流。已知硒在视觉细胞的感光过程中起重要作用。,硒过多对人体产生毒性作用，如脱发、指甲脱落、周围性神经炎、疲乏无力、恶心呕吐、生长迟缓及生育力降低、呼出气有大蒜气味等。,硒缺乏症与中毒,人体内氟的含量约为26g，其中90%积存于骨及牙中，少量存在于指甲、毛发及神经肌肉中。成人每日需氟。,氟主要从胃肠和呼吸道吸收，血中氟含量约为20,mol/L，主要与球蛋白结合，小部分以氟化物形式运输。,氟主要经尿排出体外。,氟能与羟基磷灰石吸附，形成氟磷灰石，能加强对龋齿的抵抗作用。此外，氟直接刺激细胞膜中G蛋白，激活腺苷酸环化酶或磷脂酶C，启动细胞内cAMP或磷脂酰肌醇信号系统，引起广泛的生物效应。缺氟可致骨质疏松，易发生骨折；牙釉质受损易碎。氟过多可引起骨脱钙和白内障，并可影响肾上腺、生殖腺等多种器官的功能。,七、氟（fluorine, F）,铬来源于整粒的谷类、豆类、海藻类、肉和乳制品等。啤酒酵母及肝含铬量很高。谷类经加工精制后铬的含量将大大减少。人体每日摄入铬30,40,g,便足以满足人体的需要。,铬是,铬调素（chromodulin,）的组成成分，通过促进胰岛素与细胞受体的结合，增强胰岛素的生物学效应。,铬缺乏可降低胰岛素的有效性，造成葡萄糖耐量降低，血清胆固醇和血糖上升。,铬具有预防动脉硬化和冠心病的作用。铬对蛋白质合成代谢和生长发育也是需要的，缺铬动物生长发育将停滞。,八、铬（chromium, Cr）,人体对钴的最小需要量为1,g,。来自食物中的钴必须在肠内经细菌作用，合成维生素B,12,后才能被吸收利用。钴主要从尿中排泄。,体内的钴主要存在于维生素B,12,中，以维生素B,12,的形式发挥作用。钴的缺乏可致B,12,缺乏，而B,12,缺乏可引起巨幼红细胞性贫血等疾病。由于人体排钴能力强，很少有钴蓄积的现象发生。,九、钴（cobalt Co）,1膳食和饮水中供应的微量元素不足。,2膳食中微量元素的吸收利用率降低。,3需要量增加。,4排出过多。,5遗传性缺陷病。,十、微量元素代谢异常的原因,问 题,单 选 题,1下列有关钙吸收的错误描述是： A. 孕妇的吸收大于常人 B. 哺乳期妇女的吸收大于常人 C. 钙的吸收与年龄成反比 D. 低钙膳食时吸收率低,高钙膳食时吸收率高 R. 低磷膳食时吸收率高,高磷膳食时吸收率低,2影响钙吸收的因素是,：,A. 钙化合物一般不溶于水，所以在消化道中吸收较困难B. 钙在酸溶淮中一般易于溶解，故乳酸、草酸、植酸存 在时较易吸收C. 钙的吸收与年龄成正比D. 食物中含钙多，消化道中钙浓度增加，则吸收率也增加E. 以上都不对,3. 下面有关钙生理功能的叙述，哪个是正确的？A. 增加骨骼肌兴奋性，增加心肌兴奋性B. 增加骨骼肌兴奋性，降低心肌兴奋性C. 降低骨骼肌兴奋性，增加心肌兴奋性D. 降低骨骼肌兴奋性，降低心肌兴奋性E. 主要维持细胞内晶体渗透压,4. 对于正常成人体内钙、磷、镁的分布， 下列哪一项描述是错误的：,A.,钙与磷主要分布在骨及牙,B.,钙与磷次要分布于细胞内及细胞外源程序,C.,在骨与牙中，钙和磷以羟磷灰石结晶形式存在,D.,镁主要分布于能与肌肉,E.,镁主要分布于细胞外液,5. 关于甲状旁腺激素作用的错误叙述是：A. 加强破骨细胞作用，动员骨钙，增加血磷B. 增加破能细胞数量，加强溶骨作用，增加血钙C. 促进肾小管对钙和磷的重吸收D. 总的效应是使血中钙和磷都升高E. 激活肾内羟化酶，促时1,25-二羟D3生成,促 进肠钙吸收,6调节PTH合成及分泌的主要因素是：A. 中枢神经系统B. 垂体促激素C. cAMPD. 细胞外液中钙浓度E. 血浆中磷浓度,7 PTH的化学本质是A. 类固醇激素B. 氨基酸衍生物C. 儿茶酚胺类D. 糖蛋白E. 多肽,8下列哪种物质促进小肠细胞核内由DNA 转录钙结合蛋白mRNA?A. 1,25-(OH),2,-D,3,B. Vit D,2,C. 25-(OH),-D,3,D. 1,24,25-(OH),3,-D,3,E. 1,25(OH),2,-D,3,受体-1,25-(OH),2,-D,3,复合物,9. 微量元素系指每日需要量小于A10mgB30mgC50mgD70mgE100mg,10关于锌的生理功能的错误描述是：A. 锌是胰岛素的组成成分B. 锌是很多金属酶的辅因子,参与体内细胞 大多数的生物氧化反应C. 锌存在于味觉肽中,为味蕾正常发育所必需D. 锌是体内与DNA复制,修复,转录有关酶的辅 因子E. 锌加速创伤愈合,11龋齿发病率增高主要是因为缺乏A铁B硒C氟 D锌E钴,12谷胱甘肽过氧化物酶中含有的微量元素为A. 锌B. 铜C. 锰D. 硒E. 硅,13.铁的排泄途径,A尿,B汗,C呼吸道,D胆汁,E肠道,。,14.关于铁代谢的说法错误的是AFe,3+,比Fe,2+,溶解度大,故较较易吸收B糅酸可与铁结合成不溶性铁复合物不利于铁,的吸收C酸性条件可促进铁游离有利于铁的吸收D血红素铁吸收率高于非血红素铁E缺铁可引起小细胞低血素性贫血,15妨碍钙吸收的物质是,A乳酸,B柠檬酸,C草酸,D维生素E氨基酸,B,型题(16-21),A. 25-(OH)-D,3,B. 1,25-(OH),2,-D,3,C. 24,25-(OH),2,-D,3,D. 受体1,25-(OH),2,-D,3,复合物,E. 维生素D,3,16活性型维生素D是,：,17在肝内羟化后生成的是：,A. 血浆 H,+, 升高,B. 血浆 HCO,-,3, 升高,C. 血浆 Ca,2+, 升高,D. 肠道内乳酸含量升高,E. 肠道内磷酸含量升高,18不利于肠道钙吸收的是：,19可引起低血钙的是：,A.,锌,B. 硒,C. 锰,D. 钴,E. 铬,20在糖、脂代谢中，作为胰岛素辅助因子的元素是：,21与维生素E抗氧化作用有协同作用的元素是：,多 选 题,22.锰是下列哪些酶的组成成份A精氨酸酶B谷氨酰胺合成酶C磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶DRNA酶E谷胱甘肽过氧化物酶,23.人体内重要的含锌酶有A碳酸酐酶B醇脱氢酶C羧肽酶DRNA聚合酶E谷氨酸脱氢酶,24含有铁的化合物是A肌红蛋白B血红蛋白C铁硫蛋白D运铁蛋白E清蛋白,25.下述关于锌的生物学作用的叙述正确的是A锌与多种酶的活性有关,B锌参与形成锌指结构C锌是重要的免疫调节剂,D促进机体生长发育,抑制核酸及蛋白质的合成,E锌在抗氧化中有重要作用,26铜缺乏的特征性表现有:,A小细胞性低色素性贫血,B帕金森病,C高胆固醇血症,D骨脱盐,E白细胞减少,27与机体免疫功能有关的元素有：,A锌,B硒,C锰,D氟,E钴,28. 调节钙磷代谢的激素有:,A.降钙素,B.甲状腺素,C.1,25-(OH)2-D3,D.胰岛素,E.甲状旁腺素,29. PTH作用的靶器官主要是:,A. 肝,B. 心肌,C. 肾,D. 胸腺,E. 骨,30.钙离子的生理功能有,A. 细胞内信使,B. 降低神经肌肉的兴奋性,C. 参与血液凝固,D. 降低毛细血管及细胞膜的通透性,E. 但使心肌收缩,31.血钙包括,A. 草酸钙,B. 血浆蛋白结合钙,C. CaM,D. 柠檬酸钙,E .离子钙,32.磷的生理功能,A. 参与能量代谢,B. 构成缓冲系统,C. 酶化学修饰主要方式,D. 作为第二信使,E .不参于细胞膜组成,答 案,1. D,评析:,钙的吸收与饮食中钙的含量多少无关,2. A,评析,:,食物中钙大多以难溶的钙盐形式存在，,只有转变为游离Ca2+后才被吸收。,3. C,评析,:,钙的作用是降低骨骼肌兴奋性，,增加心肌兴奋性,4. E评析:镁离子主要分布在细胞内液中。5. B评析:甲状旁腺素作用的靶器官是骨和肾。,6. D评析:钙离子通过抑制甲状旁腺主细胞的腺 苷酸环化酶,使cAMP 浓度下降，从而 减少PTH的分泌.7. E评析:PTH为84个氨基酸残基组成的多肽。,8. E评析:Ca结合蛋白（CaBP）的合成是受 mRNA控制的。而该mRNA的合成 则直接受激素受体复合物的控制。,9. E评析：微量元素指人体每日需要量在100mg 以下的化学元素，主要包括铁、碘、 铜、锌、锰、硒、氟、钼、钴、铬、 镍和钒等。,10. B评析：锌不参与体内的生物氧化反应 11. C评析：氟能与羟基磷灰石吸附，取代其羟 基形成氟磷灰石，能加强对龋齿的 抵抗作用。,12. C评析：谷胱甘肽过氧化物酶是体内重要的 含硒抗氧化蛋白。,13. E评价：小肠黏膜上皮细胞的生命周期为2,6 天，储存于细胞内的铁蛋白铁随着细 胞的脱落而排泄于肠腔。这几乎是体 内铁的唯一排泄途径。,14. A评析：虽然细胞内贮存铁和血浆运输的铁均为Fe,3+,，但仅Fe,2+,能够通过肠黏膜。,15. C,评析:影响钙吸收的因素很多。肠道的酸性,环境使钙容易处于溶解状态，凡使消化管内,pH下降的食物均有利于钙的吸收。胃酸、氨,基酸、乳酸、维生素C等均有助于钙的吸收。,而植物成分中的植酸盐、纤维素、糖醛酸、,藻酸钠和草酸因可与钙形成不溶性钙盐而降,低钙的吸收。,16. B,评析:,维生素D3的活性形式为1,25-(OH),2,-D,3,17. A,评析:,维生素D3在肝脏中经羟化产生25-(OH)-D,3,18. E评析: 肠道钙的吸收与血浆pH无关，与血,Ca,2+,无关。乳酸有利于钙的吸收， 但磷酸过多将与钙生成不溶性磷酸 钙，不利于钙的吸收。,19. B评析:血钙浓度与血浆pH有关，碱性时， 血钙浓度将下降,20. E评析:铬离子作为胰岛素辅助因子，参与糖、脂 的代谢。,21. B评析:硒与维生素E协同作用，发挥抗氧化作用。 微量元素则无此协同作用。,评析:锰在体内主要参与一些酶的辅,基或激活剂。锰金属酶有丙酮,酸羧化酶、精氨酸酶、RNA聚合,酶、谷氨酰胺合成酶、Mn-超氧,化物岐化酶等,多选题,评析:锌主要参与人体内许多金属酶的组成，,如DNA和RNA聚合酶，碱性磷酸酶、碳,酸酐酶，醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、谷,氨酸脱氢酶、羧基肽酶A和B、铜-锌-,超氧化物歧化酶等，它们参与体内多,种物质的代谢活动。锌还参与胰岛素,合成。,评析:肌红蛋白；血红蛋白；铁硫蛋白；,运铁蛋白是含铁的化合物,评析:锌的生物学作用有: 锌与多种酶的活性有关；锌参与形成,锌指结构；锌是重要的免疫调节剂；锌,在抗氧化中有重要作用,评析:铜缺乏的特征性表现有:,铜缺乏的特征性表现为,小细胞低色素性贫血、,白细胞减少、出血性血,管改变、骨脱盐、高胆,固醇血症和神经疾患等,评析：与机体免疫功能有关的元素有：,锌、硒、锰,评析：调节钙磷代谢的激素有:,降钙素；甲状腺素；甲状旁腺素,评析：PTH作用的靶器官是骨和肾,评析：钙离子的生理功能有:,钙是体内多种酶的激活剂；钙调节细胞,膜的通透性和流动性；Ca,2+,参与调节心肌,和神经的正常活动，维持肌肉一定的紧,张力还参与神经递质的释放、神经冲动,的传导、激素的分泌、血液凝固、细胞,粘附等。钙离子还是细胞内重要的第二,信使 。,评析：血浆中钙有游离Ca,2+,和蛋白结合钙约各,占一半。蛋白结合钙主要与清蛋白结合，,少量与球蛋白结合。此外还有少量与柠,檬酸等结合的小分子可溶性钙。,评析：磷除与钙构成骨盐成分，参与成骨,作用外，还是核酸、核苷酸、磷脂、,磷蛋白、脂蛋白、辅酶等重要生物,分子的组成成分。许多生化反应和,代谢调节过程需要磷酸根的参与。无,机磷酸盐参与体液的缓冲体系。磷还,能刺激神经肌肉兴奋性，使心肌和肌,肉有规则地收缩。,科学家的故事,现代化学之父贝采里乌斯,贝采里乌斯(Jakob Berzelius，,1779.8.201848.8.7)瑞典化学家、伯,爵，现代化学命名体系的建立者、,硅、硒、钍和铈元素的发现者，与道,尔顿和拉瓦锡并称为现代化学之 父。,贝采里乌斯出身贫寒，自幼在逆境中生活与成长。他节衣缩食、勤俭生活，利用积攒的一点钱进入了乌普萨拉大学读书。他在大学学医的同时对化学产生了特别的兴趣。他对矿泉水的出色研究荣获了医学博士学位。1806年5月，他被任命为化学讲师。每天除了在实验室紧张地工作外，他还编写了生理化学教科书。,1807年，贝采里乌斯被任命为斯德哥尔摩大学教授。一年后又当选为瑞典科学院院士。1810年，他还担任了卡罗林外科医学院的化学与制药学教研室主任。,18101830年，他连续进行了20年的原子量研究工作。他首先把许多科学家的研究成果做了比较，确认水分子由两个氢原子和一个氧原子构成，测得氧的原子量是16。他又以氧作标准测定了其它元素的原子量，从而使原子量的测定工作被大大地简化。1814年，他发表了第一个原子量表。1826年，他发表的第三个原子量表，除个别元素的原子量以外，几乎与现代值一样。1830年贝采里乌斯重新列出的原子量表上的原子量与现在所用的完全相同。,贝采里乌斯在矿物研究中还发现过一些新元素。他1803年发现铈、1817年发现了硒、 1828年发现钍，另外还有硅、钫、钽、锗等等。,贝采里乌斯毕生专心致力于科学事业，他56岁被授于男爵爵位，并与约翰娜初婚。他的妻子当时年仅24岁，是瑞典国务大臣波皮乌斯的女儿。婚后，贝采里乌斯继续埋头于科研工作。他一边在大学里讲课，一边在实验室工作，并抽空编写年度述评和发表论文。由于长期紧张地工作和经常接触有毒化学药品，贝采里乌斯的健康遭受很大损伤，积劳成疾，1848年8月7日，在斯德哥尔摩病逝，享年69岁。他的逝世，不仅是瑞典人民的巨大损失，也是国际化学界的一大不幸。瑞典科学院和瑞典政府为他举行了隆重的葬礼。,1907年2月20日，受人尊敬的法国,大化学家莫瓦桑(Henri Mojssan 1852,一1907)在巴黎大学逝世了。,在莫瓦桑去世的前一年，他荣获,了诺贝尔化学奖。,他的学生和朋友们决定为他举行一个隆重的庆祝制得元素氟二十周年的大会。会议大厅里坐满了各界宾客，歌声和欢呼声响彻会场，许多人发表了热情洋溢的演说和祝词。学生们将一枚自已设计的奖章献给敬爱的教授。,氟的发现者莫瓦桑,莫瓦桑在致答辞时这样说道,：,“我们不能停留在已经,取得的成绩上面。在达到一个目标之后，我们应该,不停顿地向着另一个目标前进，否则就不会有所进步。,一个人应该永远为自己树立一个努力为之奋斗的崇高,目标。”莫瓦桑的一生，正是不停顿地前进的,一生，而制取元素氟是他生前最大的贡献。,氟，这个不驯服的元素，从发现到最后被制取，,曾经历四分之三个世纪的漫长过程。不少科学家曾为,此损害了自己的健康。甚至付出了生命的代价。,氟在自然界绝大部分是以萤石、氟磷灰石的形式,存在的，其中萤石是氟的主要来源。由于氟元素的腐,蚀性很强，而且一遇到潮湿的空气便会立即引起化学,反应。因此， 虽然科学家早在1813年就已确认它的,存在，但却一直未能直接制取它。,1836年，爱尔兰的诺克斯兄弟企图用氯和氟化汞,反应以制取氟，结果不但未能成功，还因中毒而受到,长期病痛的折磨。此后，比利时化学家劳埃脱继承了,诺克斯兄弟俩的事业，企图再一次用化学方法获得元,素氟，竟因氟化氢中毒而为此献出了生命。,莫瓦桑认真总结了前人的经验教训，决定,改用电解法继续进行提取氟元素的试验。他将,干燥的氢氟化钾溶于“无水”氢氟酸中，用这作,为电解质，并用铂铱合金作为电极。当他接通,电流后，从阳极端放出一种淡黄色有刺激性气,味的气体，这就是他多少年来梦寐以求的元素,氟。莫瓦桑终于在人类历史上第一次成功地获,取了性能极为活泼的元素氟。,1852年，莫瓦桑出生在法国巴黎一个贫民家庭。少,年时代便对科学有着特殊的爱好。他境贫寒，中学毕业,后未能继续升学。后来，他到一个化学实验室做半工半,读的学徒，由于他工作细心踏实，一丝不苟，深受实验,室导师的器重和喜爱。十年后，他通过刻苦的自学努力，,终于成为一名有影响的化学家。,莫瓦桑在科学上曾有不少贡献，如1892年发明了高温,电光炉，1894年制成为造钻石等。1990年开始，他担任,法国巴黎科学院教授，培养造就了一大批科举人才。,硒广布于自然界，,地壳中的硒储量比锑、,银、汞等大几倍至几十,倍，比所有铂族元素,的总合还多一百倍。硒,于1817年由瑞典化学家贝采里乌斯所发现。贝采里乌斯仿照硫（拉丁文原意是地球）给它命名叫硒（拉丁文意思是月亮）。,硒的传说,相传，唐玄宗的女儿永乐公主年幼时体弱多病。由于“安史之乱”，在她十五岁那年，永乐公主随皇帝出逃，流落到陕酉沙苑一带。从此，小公主以当地产的蒺藜子为茶。不料，她渐渐病退，两三年后竟变得婀娜娇美，楚楚动人。“安史之乱”平定后，永乐公主回宫时便随身带了一些蒺藜子，并把它送给皇兄肃宗皇帝饮用，几十天后肃宗感到自己耳更聪，目更明，精力倍增。从此，蒺藜子被视为灵丹妙药而名扬天下。现代科学研究发现，蒺藜子中含有许多种人体必需的微量元素，尤其是硒的含量相对丰富。现代医学证明，硒具有抗癌、防治心肌病、抗衰老等作用，对人体健康十分重要。,克山病是一种以多发性,局灶状心肌坏死为主要表现,的地方病。1935年，黑龙江,省克山县农村爆发过大规模,因心脏病而死亡的事件，因,为原因不明，便将此病以县名命名为克山病。1969年，中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所开始调研，营养学家们注意到当地的牲畜中流行白肌病，而这种病已被美国科学家证实是牲畜体内缺硒所致。于是，中国营养学家猜测，人的克山病或许是由于缺硒导致的。补硒实验发现，补硒人群中克山病发病率为零。 与此同时，中国科学院地理研究所等单位也证实克山病区的确处于低硒环境。,事物都是一分为二的。,1986年的一天，新疆某牧场的,牧民在长着茂盛紫云英的沙地,上放牧着五十匹良马，不料祸,从天降，不到两小时内就有三,十五匹马突然死亡。然而奇怪的是，解剖学分析却找不到马群死亡的原因，只是发现死马胃中有一些尚末消化的紫云英。而紫云英本身并非毒草。后来，经过更严格的科学分析，人们才发现，死马胃中的紫云英含有浓度极高的硒。紫云英则从生长它的土壤里吸收了大量的硒而变成了毒草。马群原来是因硒毒而死。 硒作为一种人体必需的微量元素，何为福，何为祸，还要对它作出一分为二的正确判断。,法国化学家库瓦特（Courtois B， 1777-,1838）出生于法国的第戎，受他父亲的影,响，与化学结 下了不解之缘。库瓦特常去,第戎附近的诺曼底海岸采集黑角菜、昆布和,其它藻类植物。他把它们烧成灰， 用水浸取、蒸发得到NaCl、KCl和硫酸盐等。1811年的一天， 库瓦特用浓硫酸驱除一些硫的化合物时，发现一加入硫酸，就有紫色的蒸气组 成美丽的云雾冉冉上升，并伴有类似氯气的气味，这些蒸气在冷的物体上凝结后变成一种暗黑色的有光泽的晶体。后来，1813年，戴维（,J. Davy，1778-1829,）和盖,吕萨克,（,J. L. Gay-Lussac, 1778-1850,）,证明了这种新物质是一种新的化学元素，与氯相似，并于1814年将其命名为“Iodine”，希腊文 原意是“紫色”，中文译名为碘。,1913年10月9日，第戌学院为库瓦特举行了隆重的纪念大会，庆祝他发现碘100周年。同时在库瓦特诞生的地方竖立了一块纪念碑，以追念他发现碘的功绩。,碘的发现,锌是人类自远古时就已,知的元素之一。锌和铜熔化,制得的合金（黄铜）早为古,代人们所利用。世界上最早,发现并使用锌的国家是中国。早在1011世纪，中国就是首个大规模生产锌的国家。明末宋应星所著天工开物一书中有世界上最早关于炼锌技术的记载。现代研究发现，宋朝的绍圣钱中含锌量很高，说明锌的实际应用可能比天工开物成书年代还要早。,锌的名称Zinc来源于拉丁文Zincum，是“白色薄层”或“白色沉积物”之意。,锌的发现,