微量元素生物学效应共120页
钙磷及微量元素代谢医学生物化学课件
钙磷及微量元素代谢的调节机制
01
02
03
摄取调节
通过调节食物中钙、磷和 微量元素的含量，以及膳 食习惯，可以影响其摄取 量。
吸收调节
肠道对钙、磷和微量元素 的吸收受到多种因素的影 响，如食物成分、肠道微 生物等。
排泄调节
通过调节肾脏、肠道等器 官的功能，可以影响钙、 磷和微量元素的排泄量。
02
钙磷及微量元素代谢的生物化 学基础
酶的活性调节是钙磷及微量元素代谢 的重要环节，如钙离子通道蛋白、磷 酸酶等。
03
钙磷及微量元素代谢异常与疾 病的关系
钙磷及微量元素代谢异常引起的常见疾病
佝偻病
由于钙磷代谢异常，导致骨骼发 育不良，出现佝偻病症状。
骨质疏松症
由于钙磷代谢异常，导致骨骼结 构破坏，出现骨质疏松症症状。
微量元素缺乏症
由于微量元素摄入不足或代谢异 常，导致微量元素缺乏症症状。
钙磷及微量元素代谢异常对疾病的影响
影响骨骼发育
钙磷及微量元素代谢异常会影响 骨骼的发育，导致骨骼发育不良
或畸形。
增加骨折风险
钙磷及微量元素代谢异常会增加骨 折的风险，因为骨骼结构破坏，容 易发生骨折。
影响免疫功能
微量元素缺乏会影响免疫功能，使 人体容易感染疾病。
钙磷及微量元素代谢异常的防治策略
合理饮食
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钙磷及微量元素在细胞内的分布与转运
细胞内钙磷及微量元素的储存
细胞内存在多种钙磷及微量元素储存形式，如线粒体、内质网、细胞骨架等。
转运蛋白的作用
钙磷及微量元素通过转运蛋白进行跨膜转运，如钙离子通过钙通道蛋白进入细 胞，锌离子通过锌转运蛋白进入细胞。
钙磷及微量元素在细胞内的代谢过程
微量元素的主要作用及吸收形态（详尽版）
微量元素的主要作用及吸收形态（详尽版）植物对微量元素的吸收形态植物只能吸收能溶于水的显离子态或鳌合态的元素。
土壤中不溶于水含微量元素的各种盐类和氧化物，则不能被植物吸收，所以以离子态施入土壤的微量元素极易与土壤中的CO2、P2O5、SiO2等固定，成为难溶性的盐，金属鳌合物则可防止这一现象的发生。
微量元素对植物的主要作用1、锌的生理作用锌参与生长素（吲哚乙酸）的形成，催化二氧化碳的水合作用，促进碳水化合物向繁殖器官输送。
锌是多种酶如谷氨酸脱氢酶、苹果脱氢酶、二肽酶、磷脂酶的的组成成分，他们对植物体的物质水解、氧化还原过程和蛋白质合成起重要作用。
缺锌引起光合作用降低，氮素代谢紊乱，氨的大量积累、植株失绿。
锌素营养与核糖核酸的形成有密切关系，缺锌则核糖核酸减少，植株生长发育不良，产量降低。
2、硼的生理作用硼参与碳水化合物在植物体内的分配与运转，缺硼叶片中的光合产物运输不出去而使叶片增厚；硼参与细胞壁的形成，可促进分生组织迅速生长，缺硼对根尖和茎尖的细胞分化和伸长受阻，以至枯萎；硼对花粉萌发、花粉管生长和受精过程以及种子形成都有激发作用和较大影响，缺乏则产生油菜“花儿不实”、麦类“小花不孕”和棉花“蕾而不花”的现象；硼促进维生素b及抗坏血酸的形成，可提高植物抗性。
缺硼易发生洋芋疮痂病、甜菜腐心病、萝卜褐腐病、红薯褐斑病、芹菜折茎病等。
3、铁的生理作用铁酶常居于某些重要氧化还原酶结构上的活性部位，起电者子传递作用，促进各类物质代谢中的氧化还原反应；铁参与叶绿素的形成，同时影响所有能扑获光能的器官，包括叶绿体、叶绿素蛋白络合物、类胡萝卜素以及与此相结合的电子载体，缺铁则叶片失绿；铁参与硝酸与亚硝酸的还原作用，铁氧蛋白是豆科作物根瘤菌中豆血红素的成分，铁又是Fe-Mo固氮酶的成分，缺铁时，生物固氮量减少，植株矮小，呼吸作用的传递体如细胞色素（包括a、b、c）含有铁，如缺铁呼吸作用受阻，影响ATP的形成；铁也是磷酸蔗糖的活化剂，缺铁影响蔗糖的形成。
生物化学第四节微量元素
除了单独研究每种微量元素的生理和病理作用外，还需要考虑它们之间的相互作用，以及 如何通过合理的膳食和营养补充来维持健康的微量元素平衡。
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微量元素在生物体内的功能
构成生物大分子结构
如铁、铜、锌等参与构成血红 蛋白、酶和细胞色素等生物大
分子。
参与能量代谢
如钴、硒等在生物氧化过程中 起到重要催化作用。
维持渗透压平衡
如钠、钾等元素参与维持细胞 内外渗透压平衡。
参与信息传递
如碘、氟等在信息传递过程中 发挥重要作用。
微量元素与生物健康的关系
02
常见微量元素及其作用
铁（Fe）
总结词
维持正常造血功能
详细描述
铁是血红蛋白的重要组成成分，参与氧气的运输和交换。缺铁会导致贫血、疲 劳等症状。
锌（Zn）
总结词
促进生长发育和组织再生
详细描述
锌是多种酶的组成成分，参与蛋白质合成、DNA复制等生命活动。缺锌会影响儿 童的生长发育，导致发育不良、智力障碍等问题。
铜（Cu）
总结词
参与氧化还原反应
详细描述
铜是多种酶的活性中心，参与氧化还原反应、胶原蛋白合成等。缺铜会导致贫血、骨折等症状。
锰（Mn）
总结词
促进骨骼发育和酶活性
详细描述
锰是多种酶的激活剂，参与骨骼发育、糖代谢等。缺锰会导致骨骼畸形、生长迟缓等症状。
碘（I）
总结词
维持甲状腺功能正常
详细描述
碘是甲状腺激素的组成成分，参与能 量代谢、生长发育等。缺碘会导致甲 状腺肿大、智力低下等问题。
品中的微量元素含量。这些技术包括原子吸收光谱法、原子荧光法、电
生物化学 第四节 微量元素
微量元素的生理作用
参与构成酶活性中心或辅酶：人体内有一半以
上的酶其活性部位含有微量元素。有些酶需要 一种以上的微量元素才能发挥最大活性。有些 金属离子构成酶的辅基。
参与体内物质运输：如血红蛋白中Fe2+参与O2
的送输：碳酸酐酶含锌，参与CO2的送输。
参与激素和维生素的形成：如碘是甲状腺素合
成的必需成分，钴是维生素B12的组成成分等。
锌主要在小肠中吸收。
锌主要随胰液、胆汁排泄入肠腔，由粪便排出，
部分锌可从尿汗及乳汁等排出。
生化功能与相应疾病
锌是80多种酶的组成成分或激动剂，参与体内多种物质 的代谢。锌还参与胰岛素合成。在固醇类及甲状腺素的 核受体中DNA结合区，有锌参与构成的锌指结构，在基 因调控中有重要作用。
缺锌会导致多种代谢障碍，如儿童缺锌可引起生长发育 迟缓，生殖器发育受损，伤口愈合迟缓等。另外，缺锌 还可致皮肤干燥，味觉减退等。某些地区的谷物中含有 较多的6－磷酸肌醇，它能与锌形成不溶性复合物，影 响锌的吸收，会导致“伊朗乡村病”。
六、锰
成人每日需要量为2.7-7mg，儿童为0.3μg/kg体重。
锰主要在小肠中吸收，入血后大部分与血浆β1－球
蛋白（运锰蛋白）结合而运输。主要从肠道排泄。
锰主要为多种酶的组成部分和活性剂，如RNA聚合酶、 超氧化物歧化酶等。
缺锰生长发育会受影响；若吸收过多可出现中毒症状。
七、硒
GSH-Px
无机铁以Fe2+形式吸收，而Fe3+很难吸收， 络合物的铁吸收大于无机铁。
铁锅炒菜：
Fe2 O2 4H 4Fe3 2H2O
常用微量元素的代谢及生物学作用
十二指肠
尿液
①谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成成分；
②参与辅酶A和辅酶Q的合成；
③保护视器官的功能健全，和视力及神经传导有密切关系；
④是体内抵抗有毒物质的保护剂；
⑤刺激免疫球蛋白和抗体的产生，增强机体免疫力；
⑥保护心血管和心肌；
⑦调节维生素A、C、E、K的代谢；
⑧干扰致癌物的代谢，具有抗肿瘤的作用
克山病
骨节病
铜（Cu）
肝、脑、心、及肾脏含量最高
十二指肠
小肠上段
胆汁、肠壁、尿液
①维护正常的造血功能及铁的代谢；
②是构成超氧化物歧化酶、赖氨酰氧化酶等多种酶类的必需成分
Wilson病
铬（Cr）
肌肉、肺、肾、肝、胰腺含量较高
口、呼吸道、肠道、皮肤
尿液
①促进胰岛素的作用及调节血糖；
②降低血浆胆固醇；
③促进蛋白质代谢和生长发育
常用微量元素的代谢及生物学作用
名称
分布
吸收部位
排泄器官
生物学作用
代谢异常疾病
锰（Mn）
骨骼、肝、脑、肾、胰腺垂体含量较高
小肠
肠道、胆汁、尿液
①是多种酶的组成成分及激活剂；
②促进生长发育；
③与造血功能密切相关，是过氧化物酶的组成成分
侏儒症
钴（Co）
肝、肾、骨骼含量较高
消化道
呼吸道
尿液
①是维生素B12的组成成分，参与造血，促进红细胞的正常成熟；
名称
分布
吸收部位
排泄器官
生物学作用
代谢异常疾病
铁
（Fe）
所有组织
肝、脾含量最高
十二指肠
空肠上段
肾脏、粪便、汗腺
微量元素在生物地球化学中的作用
微量元素在生物地球化学中的作用人们常说，健康的饮食应该保证营养的平衡，其中包括大量的碳水化合物、蛋白质、脂肪、矿物质和维生素等。
而在矿物质中，有一类叫微量元素，它们虽然在人体内所需的量很少，但却非常重要。
微量元素不仅在人体内发挥着关键的生理作用，而且在生态系统中也扮演着不可替代的角色。
本文将从微量元素在生态系统中的作用出发，介绍微量元素在生物地球化学过程中所起的作用。
一、微量元素在生态系统中的作用微量元素在生态系统中是必不可少的营养物质，它们可以促进植物生长、影响动物的免疫力和繁殖能力，还能调控生态系统的生物地球化学循环过程。
以下我们将分别介绍它们的作用。
1.促进植物生长微量元素对植物生长发育有着极其重要的影响，特别是在缺乏某种元素的情况下，这种影响更加显著。
如硼（B）是植物在生长期间不可或缺的微量元素之一，它参与植物对钙离子的吸收，维持细胞壁的完整性，促进分裂和伸长，从而提高植物的耐受性和抗性。
又如镁（Mg）虽然是植物体内所需数量较大的元素之一，但是缺乏镁会引起植物的生长停滞和发黄等生理障碍。
2.影响动物的免疫力和繁殖能力微量元素在动物的生理功能中也扮演着重要的角色。
例如，锌（Zn）是动物免疫系统中的重要组成部分，它参与免疫细胞的分化与增殖，调节免疫功能，并且对于蛋白质和核酸的合成十分关键。
而铜（Cu）也是细胞内重要的氧化剂，它有助于合成胶原蛋白，提高抗氧化能力，同时也可以促进动物繁殖系统的正常发育。
3.调控生态系统的生物地球化学循环过程微量元素的存在也对生态系统中的生物地球化学过程有着不可替代的作用。
以氮素生物地球化学循环为例，微量元素钼（Mo）和钴（Co）都是催化酶中的重要成分。
它们在固氮细菌中发挥作用，参与到固氮酶的合成过程中，从而促进了氮素固定的效率。
又如，碳地球化学过程中，铁（Fe）参与到水中的氧气溶解和呼吸作用中，促进海洋中浮游植物的生长和物种多样性的提高。
二、微量元素在生物地球化学过程中的作用微量元素在生态系统中起着非常重要的作用，而它们更是整个生物地球化学循环过程中所必不可少的元素，因为它们不仅是生物体内的重要组分，而且在环境中的循环和转化也起着重要的作用。
微量元素硒的生物学作用
微量元素硒的生物学作用摘要：硒是机体必需的微量元素。
从硒的吸收代谢、存在形式及生物学作用方面进行了阐述。
关键词：硒；生物学作用中图分类号：Q581；R151.2 文献标识码：Ｂ文章编号：１００７－２７３Ｘ（２０12）01-0007-03硒是机体必需的微量元素，具有明显的生理功能，与人类和动物的生长、发育和疾病的发生有着密切联系。
硒已被认为是医学和动物营养方面最新发现的微量元素之一。
１硒在体内的分布、吸收与代谢硒在动物体内含量甚微，约０。
０５～０。
２０ｍｇ／ｋｇ，但它是动物体内不可缺少的微量元素之一，存在于动物全身组织细胞中，以肾、肝、肌肉中含量较高。
硒的主要吸收部位在十二指肠，少量在小肠及其他部位吸收。
肠道对可溶性亚硒酸钠、硒酸钠及有机硒吸收很快，反刍动物对硒的吸收比单胃动物差。
硒的代谢比较复杂，各种形式的硒必须先转化成硒化物才能以负二价离子形式形成有机硒并起到营养作用，而后主要通过粪、尿或呼吸的形式排出体外，另外还有部分硒能进入皮毛而被排出。
粪便中的硒主要是未被吸收的饲料硒和少量随胆汁、胰液及肠液一起分泌到肠中的硒。
当饲料中硒的含量维持在生理水平时，主要随尿排泄；当饲料中含有大量的硒时，主要经肺部排泄具有挥发性的二甲基硒化物。
２硒在体内的存在形式动物体内的硒以含硒酶和含硒蛋白两种形式存在。
目前所发现主要的含硒酶有谷胱甘肽过氧化物酶（ＧＳＨ－Ｐｘ）、磷脂氢过氧化物谷胱甘肽过氧化物酶（ＰＨＧ－Ｐｘ）和５’－脱碘酶。
另外，从细菌培养物中还发现了６种含硒酶，分别为甘氨酸还原酶、甲酸脱氢酶、尼克酸羟化酶、黄嘌呤脱氢酶和硫解酶等。
从动物的器官和组织中检测出的硒蛋白共１３种，研究较为深入的是硒蛋白Ｐ，它具有转运硒的功能。
硒蛋白Ｐ含有多个巯基和硒原子，具有很强的还原能力，参与血红素的代谢，可作为自由基的清除剂，保护肝脏功能，避免肝坏死和脂质过氧化［１］。
３硒的生物学作用３。
１抗氧化作用机体在动物代谢过程中，不断产生各种对机体有害的过氧化物和自由基，这些物质对机体组织细胞可造成严重损伤并将生物膜过氧化成为过氧化脂质，破坏膜结构。
微量元素生物学效应
• 钴主要在空肠吸收。
• 三价铬最易被吸收的部位是空肠，其次是回吸收迅速,空腹时1～2h可 完全吸收。 • 胃肠道有食物时3h也可完全吸收 • 机体对碘、氟、硒无内稳态调节机
• 维生素C和柠檬酸可明显增加铁的吸 收率，柠檬酸＞维生素C，两者有相 加作用。 • 维生素C增强铁利用的原因：维生素 C作为还原剂促进三价铁还原成二价 铁，作为络合剂与铁结合成可溶性 复合物。
5．微量元素间的相互作用
• 竞争性结合同一受体部位：某元素过多 可干扰另一元素的吸收。 • 对金属结合蛋白的诱导：锌对铜吸收的 抑制是由于锌可诱导肠黏膜细胞合成金 属硫蛋白，后者对铜的亲和力明显高于 锌，因此进入细胞的铜更易与之结合， 从而减少了铜的吸收。
率为无机铬的100倍。
• 血红蛋白、肌红蛋白，经胃酸和蛋白酶 消化后而游离出的血红素铁，能直接被 肠黏膜细胞摄取，在细胞内经血红素氧 化酶分解成原卟啉和铁而被吸收。 • 食物中最易吸收的铁化合物 — 血红素铁 在小肠内的吸收率高达 37% ，而非血红素 铁如来自铁盐、铁蛋白、含铁血黄素及 植物性食品中的高铁化合物等仅为5%。
（一） 构成酶和酶的激活剂
• 酶是一切生命活动和生化反应的物质基 础。 • 人体内已发现上千种酶，其中50%—70% 的酶都需要微量元素参与，或由微量元 素组成酶的激活剂。含锌酶达200多种， 但有些仅存在于植物或低等动物，与人 类有关的含锌酶有100多种。
• 铁参与构成细胞色素c氧化酶、过氧化氢酶 （catalase，CAT）、过氧化物酶 （peroxidase，PX）、核苷酸还原酶、脂加 氧酶、髓过氧化物酶（myeloperoxidase）等 十多种酶；