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第二十三章第二十三章无机物生物化学无机物生物化学(MineralBiochemistry)大连医科大学大连医科大学生物化学与分子生物学教研室生物化学与分子生物学教研室赵宝昌赵宝昌徐跃飞徐跃飞温州医学院温州医学院生物化学与分子生物学教研室生物化学与分子生物学教研室严严哲哲毛孙忠毛孙忠第1页【教学要求】【教学要求】1.1.钙、磷、镁代谢特点。血钙、血磷平衡。钙、磷、镁代谢特点。血钙、血磷平衡。2.2.微量元素定义、作用。铁、锌、碘起源、微量元素定义、作用。铁、锌、碘起源、体内代谢及生理功效。铜体内代谢及生理功效。铜 、锰、硒等其它微、锰、硒等其它微 量元素作用。微量元素缺乏症原因。量元素作用。微量元素缺乏症原因。第2页 常量元素（常量元素（macroelement）：氢、氧、氮、碳、）：氢、氧、氮、碳、磷、硫、钠、钾、氯、钙和镁。其中，前四种元素磷、硫、钠、钾、氯、钙和镁。其中，前四种元素是人体内含量最多元素，它们占细胞总量是人体内含量最多元素，它们占细胞总量99%。微量元素（微量元素（trace element,micromineral）是）是人体每日需要量在人体每日需要量在100mg以下化学元素，主要包含以下化学元素，主要包含铁、碘、铜、锌、锰、硒、氟、钼、钴、铬、镍和铁、碘、铜、锌、锰、硒、氟、钼、钴、铬、镍和钒等。钒等。第3页人体中一些化学元素人体中一些化学元素 第4页第一节第一节钙、磷和镁代谢钙、磷和镁代谢（一）目标与要求（一）目标与要求 钙与磷吸收与排泄，钙、磷代谢调整钙与磷吸收与排泄，钙、磷代谢调整 镁生理作用镁生理作用（二）教学内容（二）教学内容 掌握：钙磷代谢调整掌握：钙磷代谢调整 熟悉：钙、磷与镁生理功效熟悉：钙、磷与镁生理功效 了解：钙、磷吸收了解：钙、磷吸收第5页一、钙、磷在体内分布与功效一、钙、磷在体内分布与功效（一）钙在体内分布与功效（一）钙在体内分布与功效体内分布体内分布第6页血浆中发挥生理作用主要是游离血浆中发挥生理作用主要是游离Ca2+，它浓，它浓度与蛋白结合钙以及其它小分子结合钙之间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。该平衡受血浆呈动态平衡状态。该平衡受血浆pH影响。影响。临临床床上上在在碱碱中中毒毒时时，常常伴伴有有低低血血钙钙造造成成肌肌肉肉抽搦。抽搦。生理功效生理功效蛋白结合钙蛋白结合钙（46%）H+HCO3-血血Ca2+（47.5%）HCO3-H+小分子结合钙小分子结合钙（6.5%）第7页生理功效生理功效1.各种酶激活剂：直接或经过与钙调蛋白结合调整各种酶激活剂：直接或经过与钙调蛋白结合调整许多酶和非酶蛋白质活性许多酶和非酶蛋白质活性经过钙或钙调蛋白调整酶和蛋白质经过钙或钙调蛋白调整酶和蛋白质 NMDA：N-甲基甲基-D-天冬氨酸天冬氨酸第8页2.钙调整细胞膜通透性和流动性钙调整细胞膜通透性和流动性神经、肝、红细胞和心肌等细胞膜上存有钙结神经、肝、红细胞和心肌等细胞膜上存有钙结合部位，当合部位，当Ca2+从这些部位释放时，膜结构和功从这些部位释放时，膜结构和功效发生改变，从而改变细胞膜对钾、钠等阳离子效发生改变，从而改变细胞膜对钾、钠等阳离子通透性等。钙离子可与细胞膜上荷负电磷脂结合，通透性等。钙离子可与细胞膜上荷负电磷脂结合，从而降低膜流动性。从而降低膜流动性。第9页3.Ca2+参加调整心肌和神经正常活动，维持肌肉参加调整心肌和神经正常活动，维持肌肉一定担心力。一定担心力。另外，另外，Ca2+还参加神经递质释放、神经冲还参加神经递质释放、神经冲动传导、激素分泌、血液凝固、细胞粘附等。动传导、激素分泌、血液凝固、细胞粘附等。钙离子还是细胞内主要第二信使（详见第十钙离子还是细胞内主要第二信使（详见第十九章九章细胞信号传导）。细胞信号传导）。第10页（二）（二）磷磷是体内分布与功效是体内分布与功效正常成人含磷（正常成人含磷（phosphorus,P）约）约19.4mol（600g）其中其中骨约占骨约占85.7%各组织细胞约占各组织细胞约占14%体液约占体液约占0.03%血浆无机磷浓度：血浆无机磷浓度：1.1 1.3mmol/L（3.5 4.0mg/dl）主要以主要以H2PO4和和HPO42形式存在形式存在正常人血液中钙和磷浓度相当恒定，每正常人血液中钙和磷浓度相当恒定，每100ml血液中血液中钙与磷总含量钙与磷总含量mg数之积称为钙磷浓度积，约为数之积称为钙磷浓度积，约为35 40。所以，血钙降低时，血磷会略有增加。所以，血钙降低时，血磷会略有增加。第11页 磷与钙组成骨盐成份，参加成骨作用；磷与钙组成骨盐成份，参加成骨作用；磷是核酸、核苷酸、磷脂、磷蛋白、脂蛋白、辅磷是核酸、核苷酸、磷脂、磷蛋白、脂蛋白、辅 酶等主要生物分子组成成份，发挥其各自重酶等主要生物分子组成成份，发挥其各自重 要生理功效；要生理功效；磷酸根参加许多生化反应和代谢调整过程；磷酸根参加许多生化反应和代谢调整过程；无机磷酸盐参加体液缓冲体系；无机磷酸盐参加体液缓冲体系；磷能刺激神经肌肉兴奋性，使心肌和肌肉有规则磷能刺激神经肌肉兴奋性，使心肌和肌肉有规则地收缩。地收缩。磷功效：磷功效：第12页二、钙、磷吸收与排泄二、钙、磷吸收与排泄（一）钙、磷吸收（一）钙、磷吸收 食物起源：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 多食物是谷类、豆类、硬壳果及肉、鱼、牛乳、乳酪等。钙、磷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Ca2+才被吸收。成人吸收率通常只有20%，40岁之后，钙吸收 率以每平均下降5%10%。老年人常因钙 摄入不足易患骨质疏松症。第13页影响钙吸收原因：影响钙吸收原因：肠道酸性环境使钙轻易溶解。胃酸、氨基酸、肠道酸性环境使钙轻易溶解。胃酸、氨基酸、乳酸、维生素乳酸、维生素C等可与钙形成可溶性钙盐而促进等可与钙形成可溶性钙盐而促进钙吸收；钙吸收；植物中植酸盐、纤维素、糖醛酸、藻酸钠和草植物中植酸盐、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吸收；酸可与钙形成不溶性钙盐而降低钙吸收；维生素维生素D可促进钙、磷吸收；可促进钙、磷吸收；高磷酸盐可与钙形成不溶性磷酸钙而抑制钙吸高磷酸盐可与钙形成不溶性磷酸钙而抑制钙吸收，食物中钙收，食物中钙:磷在磷在1.5:1时有利于钙与磷吸收。时有利于钙与磷吸收。第14页影响磷吸收原因：影响磷吸收原因：成人每日进食成人每日进食1.0 1.5g磷。磷。食物中磷主要以有机磷酸酯、磷蛋白和磷脂食物中磷主要以有机磷酸酯、磷蛋白和磷脂形式存在。在消化液中磷酸酶作用下，水解生形式存在。在消化液中磷酸酶作用下，水解生成无机磷酸盐并在小肠上段被吸收。磷吸收率成无机磷酸盐并在小肠上段被吸收。磷吸收率很高，可达很高，可达70%以上。以上。缺磷在临床上极为罕见。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钙、镁、铁可与磷酸根生成不溶性化合物而影响其吸收。其吸收。第15页（二）钙、磷排泄（二）钙、磷排泄（1）钙排泄）钙排泄正常成人摄入钙中约正常成人摄入钙中约80%从粪便排出，从粪便排出，20%由肾排出。粪便中钙来自食物和消化液中未被吸由肾排出。粪便中钙来自食物和消化液中未被吸收钙。血浆钙天天约有收钙。血浆钙天天约有10g经肾小球滤过，但其中经肾小球滤过，但其中95%以上仍被肾小管重吸收，这种吸收受到甲状以上仍被肾小管重吸收，这种吸收受到甲状旁腺素严格调控。旁腺素严格调控。（2）磷排泄）磷排泄粪便排出磷占总排出量粪便排出磷占总排出量2040%，多以磷酸钙，多以磷酸钙形式排出。尿磷排出量占总排出量形式排出。尿磷排出量占总排出量6080%。当血。当血磷浓度降低时，肾小管对磷重吸收增强。磷浓度降低时，肾小管对磷重吸收增强。第16页三、钙、磷代谢调整三、钙、磷代谢调整血钙、血磷浓度相对稳定除由钙、磷吸收血钙、血磷浓度相对稳定除由钙、磷吸收及排泄决定外，还取决于骨组织钙化与脱钙作及排泄决定外，还取决于骨组织钙化与脱钙作用。调整此平衡激素是用。调整此平衡激素是活性维生素活性维生素D3甲状旁腺素（甲状旁腺素（parathyroidhormone,PTH）降钙素（降钙素（calcitonin,CT）骨、小肠和肾是这些激素进行调整活动三骨、小肠和肾是这些激素进行调整活动三个主要器官。个主要器官。第17页人体钙、磷平衡人体钙、磷平衡第18页维生素维生素D3、PTH和和CT对钙磷代谢调整对钙磷代谢调整第19页维生素维生素D3：活性形式活性形式1,25-二羟维生素二羟维生素D3（1,25-(OH)2-D3）作用主要靶器官是小肠和骨。作用主要靶器官是小肠和骨。1.25-(OH)2-D3促进肠粘膜细胞合成对钙含有强亲和促进肠粘膜细胞合成对钙含有强亲和力钙结合蛋白（力钙结合蛋白（calbindin,CaBP）。从而促进小）。从而促进小肠对钙吸收。同时磷吸收也随之增加。肠对钙吸收。同时磷吸收也随之增加。低血钙时，低血钙时，PTH合成增加。合成增加。PTH和和1,25-(OH)2D3协同作用，促进骨盐溶解释放钙入血。协同作用，促进骨盐溶解释放钙入血。PTH和和1,25-(OH)2D3还经过促进肾小管钙重吸收和抑制钙排还经过促进肾小管钙重吸收和抑制钙排泄。同时，高泄。同时，高PTH还可刺激还可刺激1,25-(OH)2D3生成。生成。总效应：总效应：1,25-(OH)2D3使血钙和血磷升高。使血钙和血磷升高。第20页甲状旁腺素（甲状旁腺素（PTH）：）：甲状旁腺主细胞合成份泌含有甲状旁腺主细胞合成份泌含有84个氨基酸残个氨基酸残 基多肽激素。基多肽激素。钙离子经过抑制甲状旁腺主细胞腺苷酸环化钙离子经过抑制甲状旁腺主细胞腺苷酸环化 酶，使酶，使cAMP浓度下降，从而降低浓度下降，从而降低PTH分泌。分泌。低血钙促进分泌低血钙促进分泌PTH和抑制和抑制PTH降解。降解。PTH作用靶器官是骨和肾。作用靶器官是骨和肾。肾：肾：PTH促进钙重吸收和磷排出。促进钙重吸收和磷排出。激活肾中激活肾中1-羟化酶，促进羟化酶，促进1.25-(OH)2-D3生成，间接促进小肠对钙、磷吸收。生成，间接促进小肠对钙、磷吸收。骨：骨：PTH在在1.25-(OH)2-D3协同下，活化破协同下，活化破 骨细胞，动员骨钙释放至血浆。骨细胞，动员骨钙释放至血浆。总效应：总效应：PTH促使血钙升高、血磷下降。促使血钙升高、血磷下降。第21页降钙素（降钙素（CT）甲状腺滤泡旁细胞（又称甲状腺滤泡旁细胞（又称C细胞）分泌、由细胞）分泌、由32个氨基酸残基组成多肽激素。个氨基酸残基组成多肽激素。血钙升高是血钙升高是CT分泌信号。分泌信号。CT作用主要靶器官是肾与骨。作用主要靶器官是肾与骨。骨：与骨：与PTH相反，相反，CT经过抑制破骨细胞经过抑制破骨细胞活性、激活成骨细胞，抑制骨盐溶解，活性、激活成骨细胞，抑制骨盐溶解，促进骨盐沉积。促进骨盐沉积。肾：肾：CT抑制钙、磷重吸收。抑制钙、磷重吸收。总效应：总效应：CT降低血钙与血磷。降低血钙与血磷。第22页三种激素对钙、磷代谢调整三种激素对钙、磷代谢调整第23页因镁（magnesium）位于叶绿素结构中心，所以绿叶植物是镁最丰富起源。另外，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。血镁浓度即使仅在0.81.2mmol/L范围内，但相当恒定，不因机体缺镁而下降。四、镁代谢四、镁代谢第24页（1）镁镁是众多是众多酶酶激活激活剂剂。能够说，在人体能够说，在人体生命活动各个步骤中镁几乎无处不在。生命活动各个步骤中镁几乎无处不在。（2）镁镁是是维维持骨持骨细细胞胞结结构、促构、促进进骨骼生骨骼生长长和和维维持功效所必需元素。持功效所必需元素。（3）镁对镁对心血管系心血管系统统影响。影响。镁镁主要作用于周主要作用于周围围血管系血管系统统，小，小剂剂量量镁镁可引可引发发血管血管扩张扩张；较较大大剂剂量量则则可降低血可降低血压压，在正常人尤，在正常人尤为显为显著。著。认为认为心肌含心肌含镁镁量降低量降低对对于心肌梗塞患者是易于心肌梗塞患者是易发发猝死一个原因。猝死一个原因。（4）镁离子在肠腔中吸收迟缓，促进水分在）镁离子在肠腔中吸收迟缓，促进水分在肠腔中滞留，所以镁含有导泻作用。肠腔中滞留，所以镁含有导泻作用。镁生理功效镁生理功效:第25页镁与钙有协同作用：镁与钙有协同作用：Mg2与与Ca2+在肠道吸收时表现为相互竞争，所以在在肠道吸收时表现为相互竞争，所以在低镁血症时，其症状可因为摄入高钙食物而加重。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作用方面，钙与镁即使一样表现在对神经肌肉应激性作用方面，钙与镁即使一样表现为抑制作用，即血钙、血镁过低，都使神经肌肉兴奋为抑制作用，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，又含有拮抗作用。性增高，但二者在作用过程中，又含有拮抗作用。Mg2对中枢神经系统抑制作用可因为对中枢神经系统抑制作用可因为Ca2+存在而减存在而减弱，弱，Mg2离子所造成肌神经信号传递阻滞，也可被离子所造成肌神经信号传递阻滞，也可被Ca2+所拮抗。所拮抗。而在对心肌应激性作用方面，二者表现却截然相反。而在对心肌应激性作用方面，二者表现却截然相反。镁能参加肌浆网对钙释放与结合，从而影响心肌收缩镁能参加肌浆网对钙释放与结合，从而影响心肌收缩过程。它们因为都能与一些酶或受体结合，而且这种过程。它们因为都能与一些酶或受体结合，而且这种结合含有竞争性，所以所起作用往往相反。结合含有竞争性，所以所起作用往往相反。总之，镁、钙协同作用以负协同为多见。所以，镁中总之，镁、钙协同作用以负协同为多见。所以，镁中毒时，能够用钙来作为解毒伎俩之一。毒时，能够用钙来作为解毒伎俩之一。第26页镁与钾也含有协同作用。镁能兴奋细胞膜上镁与钾也含有协同作用。镁能兴奋细胞膜上Na+-K+-ATP酶酶，促使钠泵运转，使细胞外，促使钠泵运转，使细胞外钾向细胞内移动。同时，钾向细胞内移动。同时，镁镁能使能使细细胞膜正确胞膜正确通透性下降，使通透性下降，使K+难难以逸出以逸出细细胞外，降低胞外，降低K+丢丢失。所以低血失。所以低血镁时镁时，钠泵钠泵活活动迟缓动迟缓，细细胞胞内内钾钾外流增多，可能造成外流增多，可能造成细胞内低钾。细胞内低钾。镁代谢还受甲状腺素影响。镁代谢还受甲状腺素影响。甲状腺素可使镁甲状腺素可使镁从尿排出增多，血钾降低，使总体处于缺镁从尿排出增多，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（负平衡）状态。另外，甲状腺素本身对物质代谢促进作用又增加了机体对镁需求量。质代谢促进作用又增加了机体对镁需求量。所以甲亢病人经常出现低镁症状。所以甲亢病人经常出现低镁症状。第27页第二节第二节 微量元素微量元素（一）目标与要求（一）目标与要求 几个主要微量元素生理功效几个主要微量元素生理功效（二）教学内容（二）教学内容 掌握：铁、硒代谢与功效掌握：铁、硒代谢与功效 熟悉：锌、铜代谢与功效熟悉：锌、铜代谢与功效 了解：碘代谢与功效了解：碘代谢与功效 自学：锰、氟、钴、铬功效自学：锰、氟、钴、铬功效第28页每日需要量在每日需要量在100mg以下元素称为微量元素以下元素称为微量元素(traceelement)，当前公认人体必需微量元素有，当前公认人体必需微量元素有铁、铜、锌、碘、锰、硒、氟、钼、钴、铬、镍、铁、铜、锌、碘、锰、硒、氟、钼、钴、铬、镍、钒、锶、锡等钒、锶、锡等14种，绝大多数为金属元素。种，绝大多数为金属元素。第29页 主要是经过与蛋白质、酶、激素和维生素等相主要是经过与蛋白质、酶、激素和维生素等相结合而发挥作用。结合而发挥作用。（1）参加组成酶活性中心或辅酶。金属酶和）参加组成酶活性中心或辅酶。金属酶和金属激活酶说明了微量元素在酶促反应中关键性作金属激活酶说明了微量元素在酶促反应中关键性作用，人体内有二分之一以上酶在其活性部位含有微用，人体内有二分之一以上酶在其活性部位含有微量元素，甚至有些酶需要一个以上微量元素才能发量元素，甚至有些酶需要一个以上微量元素才能发挥其最大活性。挥其最大活性。（2）参加体内物质运输。）参加体内物质运输。（3）参加激素和维生素活性结构形成。）参加激素和维生素活性结构形成。微量元素生理作用微量元素生理作用:第30页一、铁（一、铁（iron，Fe）铁主要功效是以血红素铁形式存在于血红蛋铁主要功效是以血红素铁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作用。白和肌红蛋白中，发挥其贮存氧和运输氧作用。铁还是细胞色素、过氧化氢酶等各种酶组成成份。铁还是细胞色素、过氧化氢酶等各种酶组成成份。第31页 成年男性平均含铁（成年男性平均含铁（iron，Fe）量约为每）量约为每kg体体重重50mg，女性约为每，女性约为每kg体重体重30mg。体内铁约体内铁约75%存在于铁卟啉化合物中，存在于铁卟啉化合物中，25%存存在于非铁卟啉类含铁化合物（如含铁黄素蛋白、铁在于非铁卟啉类含铁化合物（如含铁黄素蛋白、铁硫蛋白、运铁蛋白等）中。硫蛋白、运铁蛋白等）中。成年男性及绝经后妇女每日约需铁成年男性及绝经后妇女每日约需铁1mg，经期，经期妇女每日平均失铁妇女每日平均失铁0.35 0.7mg，妊娠期妇女每日需，妊娠期妇女每日需要量约为要量约为3.6mg。（一）铁在人体内含量与分布（一）铁在人体内含量与分布第32页 动物性食物如血、肝、瘦肉，不但含铁丰富动物性食物如血、肝、瘦肉，不但含铁丰富而且吸收率很高。植物性食物中则以黄豆和小油而且吸收率很高。植物性食物中则以黄豆和小油菜、太古菜等铁含量较高。其中黄豆中铁不但含菜、太古菜等铁含量较高。其中黄豆中铁不但含量较高且吸收率也较高，是铁良好起源。量较高且吸收率也较高，是铁良好起源。用铁质炊具烹调食物可显著增加膳食中铁含用铁质炊具烹调食物可显著增加膳食中铁含量。量。体内铁还来自红细胞衰老破坏后所释放血红体内铁还来自红细胞衰老破坏后所释放血红蛋白铁，后者并不排出体外，而以铁蛋白形式贮蛋白铁，后者并不排出体外，而以铁蛋白形式贮存体内，一旦需要可重新用于合成血红蛋白、肌存体内，一旦需要可重新用于合成血红蛋白、肌红蛋白及其它含铁卟啉结构物质。红蛋白及其它含铁卟啉结构物质。（二）铁起源（二）铁起源第33页 （三）铁吸收、运输、贮存与排泄（三）铁吸收、运输、贮存与排泄1铁吸收铁吸收部位：胃、十二指肠和空肠部位：胃、十二指肠和空肠第34页影响铁吸收原因：影响铁吸收原因：有机态血红素铁吸收率约为有机态血红素铁吸收率约为30%，无机铁吸收率仅，无机铁吸收率仅5%。仅仅Fe2+能够经过肠黏膜。凡能促使能够经过肠黏膜。凡能促使Fe3+还原成还原成Fe2+原因原因（胃酸、降低环境（胃酸、降低环境pH或还原性物质，如维生素或还原性物质，如维生素C、半胱氨酸、半胱氨酸、葡萄糖和果糖等）都能促进铁吸收。葡萄糖和果糖等）都能促进铁吸收。络合物中铁吸收率大于无机铁，氨基酸、柠檬酸、苹果络合物中铁吸收率大于无机铁，氨基酸、柠檬酸、苹果酸等与铁离子形成络合物有利于铁吸收。酸等与铁离子形成络合物有利于铁吸收。无机离子中，无机离子中，Cu2+、Zn2+、Mn2+、Co3+等有利于铁吸收，等有利于铁吸收，而而Ca2+、Al3+、Mg2+则不利于铁吸收。磷酸、植酸、草酸、鞣则不利于铁吸收。磷酸、植酸、草酸、鞣酸等均可干扰铁吸收。酸等均可干扰铁吸收。铁吸收过程在很大程度上受机体内铁贮存量、血红蛋白铁吸收过程在很大程度上受机体内铁贮存量、血红蛋白合成速度、造血功效、铁蛋白合成状态等诸原因影响。贫血合成速度、造血功效、铁蛋白合成状态等诸原因影响。贫血都能增强小肠铁吸收。都能增强小肠铁吸收。第35页吸收吸收Fe2+在小肠黏膜上皮细胞中氧化为在小肠黏膜上皮细胞中氧化为Fe3+，并与铁蛋白（并与铁蛋白（ferritin）结合。）结合。血液中铁（血液中铁（Fe3+）与运铁蛋白（）与运铁蛋白（transferrin）结合而运输。正常人血清运铁蛋白浓度为结合而运输。正常人血清运铁蛋白浓度为200300mg/dl。结合铁运铁蛋白能够识别、并结合靶细胞。结合铁运铁蛋白能够识别、并结合靶细胞运铁蛋白受体。进而将铁转至靶细胞内。运铁蛋白受体。进而将铁转至靶细胞内。2铁运输铁运输第36页 机体内多出铁以铁蛋白和血铁黄素两种形式机体内多出铁以铁蛋白和血铁黄素两种形式贮存，以铁蛋白为主。贮存，以铁蛋白为主。铁蛋白主要分布于肝、脾、骨髓、骨骼肌、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，储存铁和血循环肠黏膜、肾等组织。正常情况下，储存铁和血循环铁交换量不多。当需要铁时，铁蛋白和血铁黄素中铁交换量不多。当需要铁时，铁蛋白和血铁黄素中铁都可被动员。铁都可被动员。3铁贮存铁贮存第37页铁蛋白是由一个蛋白质外壳和一个铁关键组铁蛋白是由一个蛋白质外壳和一个铁关键组成，其蛋白外壳由成，其蛋白外壳由24个亚基组成，中心有一个较个亚基组成，中心有一个较大空腔。每分子铁蛋白最多能够纳入约大空腔。每分子铁蛋白最多能够纳入约4500个铁个铁离子，但普通不超出离子，但普通不超出3000个。个。第38页 小肠黏膜上皮细胞生命周期为小肠黏膜上皮细胞生命周期为2 6天，储存天，储存于细胞内铁蛋白铁伴随细胞脱落而排泄于肠腔。于细胞内铁蛋白铁伴随细胞脱落而排泄于肠腔。这几乎是体内铁唯一排泄路径。也有一部分铁从这几乎是体内铁唯一排泄路径。也有一部分铁从泌尿生殖道脱落细胞中丢失。尿、汗、消化液、泌尿生殖道脱落细胞中丢失。尿、汗、消化液、胆汁中均不含铁。正常人每日排铁约胆汁中均不含铁。正常人每日排铁约1mg，与吸，与吸收量相平衡。收量相平衡。4铁排泄铁排泄第39页体内铁代谢体内铁代谢第40页缺铁引发小细胞低血色素性贫血。原因：铁摄入缺铁引发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）；儿童生长久和妇女妊溃疡、妇女月经失调出血等）；儿童生长久和妇女妊娠与哺乳期得不到铁额外补充。娠与哺乳期得不到铁额外补充。缺铁可影响组织内物质代谢，引发机能失调。缺铁可影响组织内物质代谢，引发机能失调。Fe2+可与氧反应产生羟自由基和过氧化自由基。可与氧反应产生羟自由基和过氧化自由基。Fe2+还可与体内蛋白质结合，破坏其结构。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，多年铁摄入过剩，部分铁蛋白变性生成血铁黄素，甚至出现血色素从容症，引发器官损伤，可出现肝硬甚至出现血色素从容症，引发器官损伤，可出现肝硬化、肝癌、糖尿病、心肌病、皮肤色素从容、内分泌化、肝癌、糖尿病、心肌病、皮肤色素从容、内分泌紊乱、关节痛等。紊乱、关节痛等。（四）铁缺乏与过量（四）铁缺乏与过量第41页二、锌（二、锌（zinc,Zn）起源：起源：主要来自动物性食物如牡蛎、泥鳅、鲱鱼，主要来自动物性食物如牡蛎、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。收率均远不及动物性食物。吸收：部位在小肠。锌吸收率可因与谷物中富含吸收：部位在小肠。锌吸收率可因与谷物中富含6-磷酸肌醇结合生成不溶性复合物而降低。纤维素磷酸肌醇结合生成不溶性复合物而降低。纤维素亦可影响锌吸收。亦可影响锌吸收。需要量、体内含量与分布：需要量、体内含量与分布：成人每日锌需要量为成人每日锌需要量为15 20mg。成人体内锌含量约。成人体内锌含量约23g，遍布于全身许多，遍布于全身许多组织，有组织含锌较多，如视网膜含锌达组织，有组织含锌较多，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。血体内锌主要与金属硫蛋白结合而贮存。血锌浓度约为锌浓度约为0.10.15mmol/L。运输与排泄：运输与排泄：在血中与清蛋白或运铁蛋白结合而运在血中与清蛋白或运铁蛋白结合而运输。输。锌主要经粪排泄，其次为尿、汗、乳汁等。锌主要经粪排泄，其次为尿、汗、乳汁等。第42页锌生理作用与缺乏症：锌生理作用与缺乏症：主要参加人体内许多金属酶组成。主要参加人体内许多金属酶组成。锌参加胰岛素合成。锌参加胰岛素合成。锌是主要免疫调整剂、生长辅因子，在抗氧化、锌是主要免疫调整剂、生长辅因子，在抗氧化、抗细胞凋亡和抗炎症中均起主要作用。抗细胞凋亡和抗炎症中均起主要作用。锌参加锌指蛋白，在转录调控中起主要作用，为锌参加锌指蛋白，在转录调控中起主要作用，为细胞生长、分化，创伤愈合所必需。细胞生长、分化，创伤愈合所必需。锌促进维生素锌促进维生素A正常代谢和生理功效（参加视黄正常代谢和生理功效（参加视黄醇氧化酶和视黄醇结合蛋白合成）；参加粘多糖代谢，醇氧化酶和视黄醇结合蛋白合成）；参加粘多糖代谢，保护皮肤和软骨健康；促进性器官与性机能正常发育，保护皮肤和软骨健康；促进性器官与性机能正常发育，防治前列腺肥大；促进食欲等。防治前列腺肥大；促进食欲等。锌缺乏可引发皮肤炎、伤口愈合迟缓、脱发、神锌缺乏可引发皮肤炎、伤口愈合迟缓、脱发、神经精神障碍。儿童可出现发育不良和睾凡萎缩等。经精神障碍。儿童可出现发育不良和睾凡萎缩等。第43页三、铜（三、铜（copper,Cu）日需要量：约日需要量：约13mg。分布：成人体内含铜约分布：成人体内含铜约80110mg，在肌肉、内脏及，在肌肉、内脏及 脑中含量较高，其中肌肉中占脑中含量较高，其中肌肉中占50%，肝中约占，肝中约占 10%。运输与排泄：血浆中运输与排泄：血浆中60%铜与铜蓝蛋白（血浆中铜与铜蓝蛋白（血浆中 含铜蛋白，由肝合成）紧密结合，其它与含铜蛋白，由肝合成）紧密结合，其它与 血浆清蛋白疏松结合或与组氨酸形成复合物。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。铜主要经胆汁排出体外。第44页 参加各种酶组成。参加各种酶组成。铜可增强血管生成素对内皮细胞亲和力，并促进铜可增强血管生成素对内皮细胞亲和力，并促进血管内皮生长因子和相关细胞因子表示与分泌，促进血管内皮生长因子和相关细胞因子表示与分泌，促进血管生成。血管生成。铜缺乏特征性表现为小细胞低色素性贫血、白细铜缺乏特征性表现为小细胞低色素性贫血、白细胞降低、出血性血管改变、骨脱盐、高胆固醇血症和胞降低、出血性血管改变、骨脱盐、高胆固醇血症和神经疾患等。神经疾患等。铜摄入过多也会引发中毒现象，如蓝绿粪便、唾铜摄入过多也会引发中毒现象，如蓝绿粪便、唾液，以及行动障碍等。液，以及行动障碍等。铜代谢异常遗传病有铜代谢异常遗传病有Wilson 病和病和Menke病，表病，表现为铜吸收障碍，造成细胞内含铜酶活力下降，机体现为铜吸收障碍，造成细胞内含铜酶活力下降，机体代谢紊乱。代谢紊乱。铜生理作用、缺乏症与中毒铜生理作用、缺乏症与中毒第45页需要量：需要量：成人日需要量成人日需要量0.10.3mg体内含量：体内含量：正常成人体内含碘正常成人体内含碘2550mg，其中约，其中约30%集中于甲状腺中，用于合成甲状腺素。其集中于甲状腺中，用于合成甲状腺素。其余余60 80%以非激素形式分散于甲状腺外。以非激素形式分散于甲状腺外。食物起源：海洋植物（海带、紫菜等）与含碘盐。食物起源：海洋植物（海带、紫菜等）与含碘盐。代谢：食物中碘在胃肠道被还原成代谢：食物中碘在胃肠道被还原成I-后，方被吸后，方被吸收。吸收率可达收。吸收率可达100%。进入血循环中碘，。进入血循环中碘，广泛分布在细胞外液，并在肾、唾液腺、胃黏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深入浓集。膜和甲状腺等一些特定组织中被深入浓集。体内体内85%碘由肾排出，其它由汗腺排出。哺碘由肾排出，其它由汗腺排出。哺乳期妇女经过乳汁能排出一定量碘。乳期妇女经过乳汁能排出一定量碘。四、碘（四、碘（iodine,I）第46页碘生理功效、缺乏症与中毒碘生理功效、缺乏症与中毒 碘主要功效是在甲状腺内合成甲状腺激素。碘缺碘主要功效是在甲状腺内合成甲状腺激素。碘缺乏与过量都将造成甲状腺病变，成人缺碘可引发甲乏与过量都将造成甲状腺病变，成人缺碘可引发甲状腺肿大，称甲状腺肿。胎儿和新生儿缺碘则可引状腺肿大，称甲状腺肿。胎儿和新生儿缺碘则可引发呆小症（又称克汀病），表现为发育停滞、痴呆。发呆小症（又称克汀病），表现为发育停滞、痴呆。碘另一主要功效是抗氧化作用。在含碘细胞中碘碘另一主要功效是抗氧化作用。在含碘细胞中碘可作为电子供体，与活性氧竞争细胞成份和中和羟可作为电子供体，与活性氧竞争细胞成份和中和羟自由基，预防细胞遭受破坏。碘能够与细胞膜多不自由基，预防细胞遭受破坏。碘能够与细胞膜多不饱和脂肪酸双键接触，使之不易产生自由基。饱和脂肪酸双键接触，使之不易产生自由基。碘摄入过多，可引发碘中毒。其症状是心率加速、碘摄入过多，可引发碘中毒。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。又称为凸眼性甲状腺肿。第47页人体含锰约人体含锰约1220mg。日需要量为。日需要量为25mg。主要在小肠吸收，吸收率仅主要在小肠吸收，吸收率仅3%。血液中主要与血浆血液中主要与血浆-球蛋白和清蛋白结合而运输，球蛋白和清蛋白结合而运输，少许与运铁蛋白结合。少许与运铁蛋白结合。体内主要分布于骨、肝、胰和肾。主要随胆汁排体内主要分布于骨、肝、胰和肾。主要随胆汁排泄，少许随胰液排泄，尿中排出极少。泄，少许随胰液排泄，尿中排出极少。五、锰（五、锰（manganese,Mn）第48页锰主要参加一些酶辅基或激活剂。所以，锰不锰主要参加一些酶辅基或激活剂。所以，锰不但参加糖和脂类代谢，而且在蛋白质、但参加糖和脂类代谢，而且在蛋白质、DNA和和RNA合成中起作用。合成中起作用。锰对骨骼生成发育、造血过程、维持正常生殖锰对骨骼生成发育、造血过程、维持正常生殖功效、抗自由基等都有很大作用。功效、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。锰干扰多巴胺代锰摄入过多可出现中毒症状。锰干扰多巴胺代谢，造成精神病和帕金森神经功效障碍（锰疯狂）。谢，造成精神病和帕金森神经功效障碍（锰疯狂）。并可引发眼球集合能力减弱，眼球震颤、睑裂扩大并可引发眼球集合能力减弱，眼球震颤、睑裂扩大等。锰可抑制呼吸链中复合物等。锰可抑制呼吸链中复合物I和和ATP酶活性，造成酶活性，造成自由基过多生成。自由基过多生成。锰生理功效、缺乏症与中毒锰生理功效、缺乏症与中毒第49页硒在体内含量约硒在体内含量约14 21mg，成人日需要量在，成人日需要量在3050 g。硒吸收部位在十二指肠。维生素硒吸收部位在十二指肠。维生素E可促进硒吸收可促进硒吸收与作用，维生素与作用，维生素C则强化维生素则强化维生素E这一作用。这一作用。硒在血液中与硒在血液中与 和和 球蛋白结合，小部分与球蛋白结合，小部分与VLDL结合而运输。结合而运输。硒主要随尿及汗液排泄。硒主要随尿及汗液排泄。六、硒（六、硒（selenium,Se）第50页硒以硒半胱氨酸形式存在于蛋白质（称硒蛋白）硒以硒半胱氨酸形式存在于蛋白质（称硒蛋白）中。谷胱甘肽过氧化物酶（中。谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）是含硒抗氧化蛋白，）是含硒抗氧化蛋白，经过氧化谷胱甘肽来反抗经过氧化谷胱甘肽来反抗H2O2，保护细胞膜，增强维，保护细胞膜，增强维生素生素E抗氧化作用。抗氧化作用。硒蛋白硒蛋白P（Se-P）是血浆中主要含硒蛋白和硒运）是血浆中主要含硒蛋白和硒运输形式，是内皮系统抗氧化剂。输形式，是内皮系统抗氧化剂。硫氧还蛋白还原酶（硫氧还蛋白还原酶（Trx）参加调整细胞内氧化）参加调整细胞内氧化还原过程，刺激正常和肿瘤细胞增殖，并参加还原过程，刺激正常和肿瘤细胞增殖，并参加DNA合合成修复机制。成修复机制。碘甲腺原氨酸脱碘酶经过调整甲状腺激素水平来碘甲腺原氨酸脱碘酶经过调整甲状腺激素水平来维持机体生长、发育与代谢。维持机体生长、发育与代谢。硒参加辅酶硒参加辅酶Q和辅酶和辅酶A合成。合成。硒生理功效硒生理功效第51页缺硒与各种疾病发生相关。克山病便是因为地域性缺硒与各种疾病发生相关。克山病便是因为地域性生长庄稼中含硒量低引发地方性心肌病。生长庄稼中含硒量低引发地方性心肌病。硒反抗自由基使之含有抗癌作用，是肝癌、乳腺癌、硒反抗自由基使之含有抗癌作用，是肝癌、乳腺癌、皮肤癌、结肠癌、鼻咽癌及肺癌等抑制物。服用硒可显皮肤癌、结肠癌、鼻咽癌及肺癌等抑制物。服用硒可显著降低一些癌症危险性。著降低一些癌症危险性。硒促进人体细胞内新陈代谢、核酸合成和抗体形成，硒促进人体细胞内新陈代谢、核酸合成和抗体形成，对重金属离子如对重金属离子如Pb2+、Hg2+解毒、对黄曲霉毒素去除、解毒、对黄曲霉毒素去除、抗血栓及抗衰老等多方面作用。硒被光激活将发出电流。抗血栓及抗衰老等多方面作用。硒被光激活将发出电流。已知硒在视觉细胞感光过程中起主要作用。已知硒在视觉细胞感光过程中起主要作用。硒过多对人体产生毒性作用，如脱发、指甲脱落、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。力降低、呼出气有大蒜气味等。硒缺乏症与中毒硒缺乏症与中毒第52页人体内氟含量约为人体内氟含量约为26g，其中，其中90%积存于骨及积存于骨及牙中，少许存在于指甲、毛发及神经肌肉中。成人牙中，少许存在于指甲、毛发及神经肌肉中。成人每日需氟每日需氟0.51.0mg。氟主要从胃肠和呼吸道吸收，血中氟含量约为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，主要与球蛋白结合，小部分以氟化物形式运输。式运输。氟主要经尿排出体外。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，能加氟能与羟基磷灰石吸附，形成氟磷灰石，能加强对龋齿抵抗作用。另外，氟直接刺激细胞膜中强对龋齿抵抗作用。另外，氟直接刺激细胞膜中G蛋蛋白，激活腺苷酸环化酶或磷脂酶白，激活腺苷酸环化酶或磷脂酶C，开启细胞内，开启细胞内cAMP或磷脂酰肌醇信号系统，引发广泛生物效应。或磷脂酰肌醇信号系统，引发广泛生物效应。缺氟可致骨质疏松，易发生骨折；牙釉质受损易碎。缺氟可致骨质疏松，易发生骨折；牙釉质受损易碎。氟过多可引发骨脱钙和白内障，并可影响肾上腺、氟过多可引发骨脱钙和白内障，并可影响肾上腺、生殖腺等各种器官功效。生殖腺等各种器官功效。七、氟（七、氟（fluorine,F）第53页铬起源于整粒谷类、豆类、海藻类、肉和乳制铬起源于整粒谷类、豆类、海藻类、肉和乳制品等。啤酒酵母及肝含铬量很高。谷类经加工精制品等。啤酒酵母及肝含铬量很高。谷类经加工精制后铬含量将大大降低。人体每日摄入铬后铬含量将大大降低。人体每日摄入铬30 40 g便便足以满足人体需要。足以满足人体需要。铬是铬是铬调素（铬调素（chromodulin）组成成份，经过促）组成成份，经过促进胰岛素与细胞受体结合，增强胰岛素生物学效应。进胰岛素与细胞受体结合，增强胰岛素生物学效应。铬缺乏可降低胰岛素有效性，造成葡萄糖耐量铬缺乏可降低胰岛素有效性，造成葡萄糖耐量降低，血清胆固醇和血糖上升。降低，血清胆固醇和血糖上升。铬含有预防动脉硬化和冠心病作用。铬对蛋白铬含有预防动脉硬化和冠心病作用。铬对蛋白质合成代谢和生长发育也是需要，缺铬动物生长发质合成代谢和生长发育也是需要，缺铬动物生长发育将停滞。育将停滞。八、铬（八、铬（chromium,Cr）第54页人体对钴最小需要量为人体对钴最小需要量为1 g。来自食物中钴必。来自食物中钴必须在肠内经细菌作用，合成维生素须在肠内经细菌作用，合成维生素B12后才能被吸收后才能被吸收利用。钴主要从尿中排泄。利用。钴主要从尿中排泄。体内钴主要存在于维生素体内钴主要存在于维生素B12中，以维生素中，以维生素B12形形式发挥作用。钴缺乏可致式发挥作用。钴缺乏可致B12缺乏，而缺乏，而B12缺乏可引缺乏可引发巨幼红细胞性贫血等疾病。因为人体排钴能力强，发巨幼红细胞性贫血等疾病。因为人体排
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