Цинк биологическая роль – Цинк и его биологическая роль

Содержание

Цинк и его биологическая роль

Обратно в Витамины и минералы

Обмен веществ

Здоровье половой системы

Антиоксидант

Эндокринная система

Красота и здоровье кожи

Рост и развитие

Иммунитет

Дневная норма потребления

Мужчины	12	мг
Мужчины старше 60 лет	12	мг
Женщины	12	мг
Женщины старше 60 лет	12	мг
Беременные (2-я половина)	15	мг
Кормящие (1-6 мес.)	15	мг
Кормящие (7-12 мес.)	15	мг
Младенцы (0-3 мес.)	3	мг
Младенцы (4-6 мес.)	3	мг
Младенцы (7-12 мес.)	4	мг
Дети (1-3 года)	5	мг
Дети (3-7 лет)	8	мг
Дети (7-11 лет)	10	мг
Мальчики (11-14 лет)	12	мг
Девочки (11-14 лет)	12	мг
Юноши (14-18 лет)	12	мг
Девушки (14-18 лет)	12	мг

Цинк относится к эссенциальным (жизненно необходимым) микроэлементам, его содержание в организме взрослого человека составляет 1,5-2 г.
Преимущественно цинк находится в скелетных мышцах (63% всего цинка).
Значительные концентрации цинка обнаружены в коже, волосах, костной ткани, печени, сетчатке глаза, предстательной железе.

Биологическая роль цинка

является компонентом многих ферментов в организме (известно более 300)
влияет на рост клеток, особенно во время их репродукции и дифференциации
участвует в обмене нуклеиновых кислот, транскрипции
участвует в обмене белков
участвует в обмене витамина А
поддерживает концентрацию витамина Е в крови, в т.ч. облегчая его всасывание
участвует в связывании некоторых гормонов с соответствующими рецепторами

поддерживает репродуктивную функцию
участвует в кроветворении
участвует в процессах регенерации кожи, секреции сальных желез
участвует в росте ногтей, волос
повышает иммунитет
снижает эффект токсических веществ
участвует в работе вкусовых и обонятельных рецепторов

Пищевые источники цинка

Наиболее богатыми источниками цинка являются устрицы, омары, мясо (особенно говядина), баранина, печень. Также важными источниками цинка являются рыба, молоко, пшеница (зародыши и отруби), кунжут, семена мака, сельдерей, горчица, бобы, орехи, миндаль, семена тыквы и подсолнечника, черная смородина, кукуруза, яблоки, груши, слива, вишня, картофель, капуста, свекла, морковь.

Дефицит цинка

Причины дефицита цинка

недостаточное поступление с пищевыми продуктами
нарушение всасывания (в т.ч. при вегетарианстве)
повышенная потребность во время беременности, грудного вскармливания и пр.
хронические заболевания печени, почек и желудочно-кишечного тракта
серповидно-клеточная анемия
сахарный диабет
злокачественные опухоли
послеоперационный период, ожоги
алкоголизм
прием лекарственных средств (эстрогенов, кортикостероидов, диуретиков и др.)
избыточное поступление меди, свинца, кадмия, ртути
глистные инвазии

Последствия дефицита цинка

повышенная утомляемость, раздражительность, нарушение памяти и сна, гиперактивность, депрессия
задержка роста
диспепсические нарушения (диарея), нарушение аппетита
импотенция и задержка полового созревания
замедление роста волос, перхоть, алопеция
поражения глаз (снижение остроты зрения) и кожи (высыпания)
снижение иммунитета
нарушение обмена углеводов
нарушение репродуктивных функций, тератогеннный эффект
анемия
потеря вкусовых ощущений, обоняния
снижение массы тела
медленное заживление ран
расслаивание ногтей, появление на них белых пятен
повышается риск развития сахарного диабета
аденома простаты
преждевременные роды, рождение ослабленных детей, стерильность у женщин
аллергические реакции
увеличение риска развития опухолевых заболеваний
раннее старение
накопление железа, меди, кадмия, свинца

Избыток цинка

Причины избытка цинка

избыточное поступление с пищевыми продуктами и водой
работа во вредных условиях труда (связанных с цинком) и проживание в экологически неблагополучном месте
использование лекарственных средств, содержащих цинк (в т.ч. цинковых мазей)
нарушение обмена

Последствия избытка цинка

снижение иммунитета, аутоиммунные реакции
поражения кожи, волос, ногтей
диспепсические нарушения, боли в желудке
снижение содержания в организме железа, меди
снижение функций предстательной и поджелудочной железы, функции печени

Суточная потребность в цинке: 12 мг

Обратно в Витамины и минералы

moydietolog.ru

Пр некоторых веществ [8, c. 383]

И так, мы имеем:

m(ZnS)=1г
ПР = 1.1∙10^-21.

Переходим к решению: сначала записываем уравнение диссоциации

ZnS = Zn²⁺ + S^2-.

Обозначим концетрацию ZnS за Х, тогда:

[ZnS] = [Zn²⁺] = [S^2-] = X.

ПР равно произведению концетраций ионов, находим Х:

ПР = [Zn²⁺] ∙ [S^2-] = Х²= 1.1*10^-21

Х = 3,32 ∙ 10^-11.

Мы нашли концентрацию, теперь, исходя из ее формулы, находим объем воды, необходимый для растворения 1 грамма соли, выражаем его и находим:

C_M = →V = = = 3, 31 ∙ 10⁸.

В литрах объем воды составляет 3,31 ∙ 10⁸, а в метрах кубических 3,31 ∙ 10⁵.

Вот такое немаленькое количество воды необходимо для растворения всего 1 грамма сульфида цинка!

6. Биологическая роль цинка

6.1. Положительное влияние

Цинк — необходимый микроэлемент для нормального роста клеток, их развития и дифференциации. Он участвует в синтезе ДНК, транскрипции РНК, делении клеток и их активации. Цинк важный структурный компонент многих белков и ферментов, включая транскрипционные факторы. Рекомендуемое потребление цинка составляет 8 мг/день для женщин и 11 мг/день для мужчин старше 19 лет. Всасывание цинка зависит от его концентрации в тонком кишечнике, главным образом, в тощей кишке. При циррозе печени всасывание нарушено и одновременно повышена экскреция цинка. Из общего количества металла в организме приблизительно 10 % метаболически активно. Печень является основным органом, участвующим в метаболизме цинка. Среди основных гормонов, регулирующих его обмен — инсулин, глюкагон и глюкокортикоиды. В зависимости от особенностей физиологической ситуации гормоны осуществляют регуляцию метаболизма цинка в клетках печени, в ряде случаев приводящую к развитию последующей его недостатков плазме крови [9, C.15].

Так же количество цинка в теле влияет на уровень тестостерона в организме, главного мужского гормона.

6.2. Токсичность

Цинк, как и ртуть, свинец, мышьяк, кадмий и селен, относится к первому(наивысшему разряду токсичности)[10, C.294].

Исследования показали, что при однократном подкожном введении наночастиц цинка проявляется специфичность их действия на организм. В интервале доз 0,05–100 мг/кг наночастицы цинка оказывают биотическое действие, т.е. стимулируют обменные процессы. В интервале доз от 100 до 450 мг/кг лежит зона «безопасности», т.е. биотические свойства наночастиц уже не проявляются, а токсическое действие еще не наступает. С дозы 450 мг/ кг начинается зона фармакотоксического действия. Сравнение токсичности наночастиц цинка и цинка сульфата свидетельствует о низкой токсичности наночастиц цинка по сравнению с его сульфатом. Так, по значению ЛД_50³ наночастицы цинка в 28 раз менее токсичны, чем сульфат цинка. При отравлении сульфатом цинка появляются такие симптомы, как малокровие, задержка роста и бесплодие.

Применение цинка

Цинк выступает в роли отрицательного электрода в гальваническом элементе и в химических источниках энергии, это могут быть батарейки или аккумуляторы, например это может быть марганцево-цинковый элемент, являющимся одним из первых химических источников энергии. Так же его применяют при оцинковывании стали с целью ее защиты от коррозии. Одним из способов цинкования изделий является использование гальванического элемента с цинкосодержащим электролитом.

Так же объект нашего исследования необходим в ювелирном деле, его добавляют в сплавы на основе золота, что делает материал более ковким и он проще поддается обработке, но везде есть порог: при концентрации цинка около 30%, изделие становится хрупким.

Оксид цинка могут применять как один из компонентов для веществ антисептического действия, который содержится в заживляющих мазях. Сульфат гептагидрата цинка в количестве 2мг содержится в витаминно-минеральном комплексе «комплевит». Богаты цинком морепродукты, тыквенные семечки, говядина и некоторые другие продукты.

Интересный факт: сульфид цинка возгорается под действием радиации, это свойство помогает обнаружить вредное излучение.

studfiles.net

Цинк и его роль в организме.

Общие сведения
Цинк — элемент II группы периодической с атомным номером 30, обозначается символом Zn (лат. zincum).
Латинское zincum переводится как «белый налет». Происхождение этого слова точно не установлено. Предположительно, оно идет от персидского «ченг», хотя это название относится не к цинку, а вообще к камням. Слово «цинк» встречается в трудах Парацельса и других исследователей 16-17 вв. и восходит, возможно, к древнегерманскому «цинко» — налет, бельмо на глазу. Цинк был известен в Индии и Китае с XVI в. Общеупотребительным название «цинк» стало только в 1920-х гг.
Цинк представляет собой голубовато-белый пластичный металл, хрупкий при литье. На воздухе покрывается оксидной пленкой, реагирует с кислотами и щелочами. Используется при гальванизации железа, в сплавах, таких напр., как латунь; в аккумуляторных батареях и как стабилизатор полимеров. Природным источником цинка являются минералы (сфалерит).
Биологическая роль цинкаЦинк присутствует во всех органах, тканях, жидкостях и секретах организма.
Более 95% всего цинка содержится в клетках. Цинк сосредоточен в основном в коже, волосах и костной ткани. В биологических системах цинк фактически всегда находится в двухвалентном состоянии.

Zinc http://goo.gl/WBux4D

Цинк участвует практически во всех стадиях роста клеток. Особый интерес к цинку связан с открытием его роли в нуклеиновом обмене, процессах транскрипции, стабилизации нуклеиновых кислот, белков и особенно компонентов биологических мембран, а также в обмене витамина А. Цинк присутствует во всех 20-ти нуклеотидилтрансферазах, а его открытие в обратных транскриптазах позволило установить тесную взаимосвязь с процессами канцерогенеза. Этот элемент необходим для стабилизации структуры ДНК, РНК, рибосом, играет важную роль в процессе трансляции и незаменим на многих ключевых этапах экспрессии гена.
Цинк обнаружен в составе более 300 ферментов. Уникальность цинка заключается в том, что ни один элемент не входит в состав такого количества ферментов и не выполняет таких разнообразных физиологических функций.
Цинк стабилизирует некоторые гормон-рецепторные комплексы. Цинк входит в состав гормона инсулина, участвующего в углеводном обмене.
Цинк необходим для нормального роста и развития, полового созревания, а в дальнейшем — для поддержания репродуктивной функции, а также для нормального кроветворения и заживления ран. Цинк играет важнейшую роль в процессах регенерации кожи, роста волос и ногтей, секреции сальных желез.
Цинк способствует всасыванию витамина Е и поддержанию нормальной концентрации этого витамина в крови.
Немаловажную роль цинк играет в переработке организмом алкоголя, поэтому недостаток цинка может повышать предрасположенность к алкоголизму (особенно у детей и подростков).
Цинк укрепляет иммунную систему организма и обладает детоксицирующим действием — способствует удалению из организма двуокиси углерода.
Цинк необходим для нормальной реализации функций вкусовых и обонятельных рецепторов.
Дефицит цинка может приводить к серьезным физиологическим нарушениям. При недостаточном содержании цинка в пищевом рационе с детского возраста отмечаются карликовость, задержка полового развития, поражение кожи, снижение обоняния и вкусовые извращения. При хроническом дефиците цинка возникает ряд кожных заболеваний.
После подтверждения в 1961 г. предположения о том, что местный гипогонадизм и карликовость сельского населения Ирана вызывает дефицит цинка, возрос интерес к значимости его дефицита для здравоохранения.
Избыток цинка в растениях возникает в зонах промышленного загрязнения почв, а также при неправильном применении цинксодержащих удобрений. Большинство видов растений обладают высокой толерантностью к его избытку в почвах. Однако при очень высоком содержании этого металла в почвах обычным симптомом цинкового токсикоза является хлороз молодых листьев.
Токсичность цинка для животных и человека невелика, т.к. при избыточном поступлении он не кумулируется, а выводится. Однако в литературе имеются отдельные сообщения о токсическом влиянии этого металла. Повышенные концентрации цинка оказывают токсическое влияние на живые организмы. У человека может развиваться тошнота и рвота, дыхательная недостаточность, фиброз легких. В больших концентрациях цинк является канцерогеном.

Метаболизм цинка
Всасывание цинка происходит в тонкой кишке.
Отсутствует какое-либо определенное депо цинка в организме человека, поэтому сокращение потребления цинка с пищей быстро приводит к симптомам его дефицита.
Главный путь для экскреции цинка – желудочно-кишечный трактат. Фекальные потери цинка состоят из неабсорбированного из диеты и секретированного эндогенно цинка. Панкреатическая секреция – основной источник эндогенного цинка. Количество цинка, секретируемого в кишку, изменяется в зависимости от его потребления. Приблизительно 400–600 мкг выделяется ежедневно с мочой. Цинк также теряется со спермой и менструальным секретом.
Состояния катаболизма (тяжелые ожоги, операции, травмы, а также голодание) приводят к клинически значимому увеличению потерь цинка с мочой. Поверхностные потери через десквамацию кожи, рост волос и с потом составляют до 1 мг/сут.

Потребности организма человека в цинке
У взрослых людей общее содержание цинка в теле составляет приблизительно 1,5 г – у женщин и 2,5-3 г – у мужчин.
Считается, что оптимальная интенсивность поступления цинка в организм 10-15 мг/день. Суточная потребность взрослого человека в цинке колеблется от 15 до 25 мг.
Дефицит цинка может развиваться при недостаточном поступлении этого элемента в организм (1 мг/день и менее).
Цинк незаменим для нормального роста и развития. Поэтому потребность в цинке увеличивается в течение беременности. Она невелика: приблизительно 100 мг на весь период беременности или дополнительное потребление 0,6 мг/сут цинка на протяжении беременности. Материнская заболеваемость, связанная с дефицитом цинка включает длительные роды, атонические кровотечения и преждевременные роды.

Пищевые источники цинка
В организм цинк попадает с пищей. Пищевые продукты очень отличаются по содержанию в них цинка. В яичном белке, например, содержание цинка составляет 0,02 мг/100 г, в легкоусвояемом мясе 1 мг/100 г, а в устрицах – 75 мг/100 г. Основными продуктами, в которых содержание цинка максимально, являются сыр, мясо птицы, орехи, креветки, зерновые и бобовые.
Также много цинка в мясе гусей, фасоли, горохе, кукурузе, говядине, свинине, курице, рыбе, говяжьей печени, а также в молоке, яблоках, груше, сливе, вишне, картофеле, капусте, свекле и моркови.
Хлебные злаки из цельного зерна наиболее богаты цинком. Большее количество его содержится в отрубях и зародышевых частях зерна и почти 80% теряется в процессе размалывания пшеницы. Но продукты из цельных зерен и белки растений, такие как белки сои, содержат цинк в менее доступной форме из-за фитиновой кислоты, содержащейся в пищевых продуктах растительного происхождения. Удаление фитата из пищи может значительно увеличить абсорбцию цинка. Брожение теста уменьшает содержание фитиновой кислоты и значительно улучшает всасывание цинка.
Орехи и бобы – относительно хороший растительный источник цинка. Концентрация цинка в растении увеличивается, если оно вырастает на богатой цинком или обработанной удобрениями почве.
Питьевая вода обычно имеет низкий уровень содержания цинка.

Токсичность цинка
Доза цинка более 200 мг/сут – рвотное средство.
Длительное потребление добавок цинка (более 150 мг/сут) приводит к появлению эрозий в желудке и снижает функцию иммунной системы.
Порог токсичности для цинка составляет по данным профессора А. Скального 600 мг/день.
В литературе сообщалось об острой интоксикации цинком у людей, обусловленной его избыточным потреблением. Отдельные эпизоды интоксикации произошли в результате потребления пищевых продуктов и напитков, хранившихся в гальванизированных контейнерах. Признаки острого отравления цинком: боль в эпигастрии, диарея, тошнота и рвота.
При хронической интоксикации наблюдается вторичный дефицит меди, вызванный конкурентными взаимодействиями между этими элементами при абсорбции в кишечнике.

Пищевые взаимодействия
Потребление цинка коррелирует с потреблением белка, но точная взаимосвязь зависит от пищевого источника. Диеты, состоящие, в основном из яиц, молока, домашней птицы и рыбы имеют более низкое содержание цинка и белка чем те, которые состоят из морепродуктов, говядины и другого красного мяса. Те вегетарианские диеты которые состоят из большого количества бобов, цельного зерна, орехов и сыра богаты содержанием цинка и белка притом, что в рационах с его низким содержанием представлены, прежде всего, фрукты и овощи.
Для лучшего усвоения цинка организмом необходимы витамины А и В 6 .
Усвоению цинка препятствуют медь, марганец, железо и кальций (в больших дозах). Кадмий способен вытеснять цинк из организма.
Большое количество потребляемого цинка может нарушать биодоступность меди. Относительно низкий уровень потребления цинка повышают абсорбцию меди. Клинические признаки дефицита меди развиваются у лиц, принимающих 150 мг цинка в день в течение 2 лет. Высокое потребление меди не ингибирует всасывание цинка.
Хотя высокий уровень пищевого кальция может мешать всасыванию цинка у животных, дополнение солей кальция в рацион людей обычно не нарушает баланс цинка.
Олово ухудшает всасывание цинка.
Фолиевая кислота может вредить всасыванию цинка, когда потребление цинка с пищей недостаточное. Это имеет значение при беременности, когда женщинам часто назначают дополнительно фолиевую кислоту

Индикаторы элементного статуса цинка
Для оценки содержания цинка в организме определяют его содержание в сыворотке и цельной крови. Подробне: Определение цинка в крови .
Для оценки обмена цинка проводится определение ферментов карбоангидразы, сорбитдегидрогеназы, лактатдегидрогеназы и щелочной фосфатазы .

Дефицит цинка в организме человека
Возникновение изолированного дефицита цинка у здоровых взрослых людей не наблюдалось и вряд ли оно вообще возможно из-за прекрасной способности организма уменьшать его потери при низком поступлении с пищей. Однако если потребность в цинке возрастает, то у новорожденных и детей или у беременных и кормящих женщин угроза для развития дефицита цинка возрастает, особенно при неадекватном его поступлении.
Различают три формы недостаточности цинка: острую, подострую и хроническую.
Выраженный дефицит цинка наблюдается у пациентов с врожденным, генетически детерминированным энтеропатическим акродерматитом, при полном парентеральном питании. Клинически проявляется диареей, нарушениями иммунной системы. Дефицит цинка оказывает влияние на роговицу – ткань с самым высоким его содержанием. Возникает отек роговицы, который может приводить к ее помутнению. Может развиться умеренный сухой конъюнктивит и прогрессировать до двустороннего ксероза и кератомаляции. При дефиците цинка могут наблюдаться изменения поведения: раздражительность, сонливость и депрессия; анорексия, измененное восприятие запахов и вкусовых ощущений. У некоторых лиц развивается выраженный тремор, атаксическая походка и появляется нечленораздельная речь.
Среднее потребление цинка пожилыми людьми – менее чем 2/3 рекомендуемой суточной потребности. Показано, что пожилые и старые люди выбирают те рационы, которые обеспечивают от 7 до 11 мг цинка в день, или 47–73% нормы. Мужчины и женщины старше 75 лет употребляют на 26 и 15%, соответственно, меньшее количество энергии ежедневно, чем молодые люди. Кроме того, они едят на 31 и 17%, соответственно, меньшее количество мяса, рыбы или домашней птицы, чем молодые. Эти различия в количестве и типах пищевых продуктов объясняют низкое в среднем потребление цинка пожилыми и старыми людьми, поэтому в условиях, когда усвоение или обмен цинка нарушен, пожилые и старые люди более склонны к развитию его дефицита. Несколько факторов могут увеличивать риск развития дефицита цинка в старших возрастных группах, а именно: уменьшение способности к абсорбции цинка, увеличение вероятности заболеваний, что изменяет утилизацию цинка, применение лекарств (мочегонных средств), которые увеличивают мочевую экскрецию цинка и употребление волокон, кальция или добавок железа, которые могут изменять биодоступность цинка. Некоторые частые для старых лиц проблемы могут быть обусловлены дефицитом цинка в организме: медленно заживающие раны, анорексия, дерматиты, сниженная острота вкуса, нарушения функции иммунной системы.

Причины дефицита цинка
- Состояния после операций, ожоги, парентеральное питание.
- Избыточное поступление в организм эстрогенов, кортикостероидов, диуретиков и некоторых других лекарственных препаратов.
- Избыточное поступление в организм меди, кадмия, свинца, ртути.
- Злоупотребление алкоголем.
- Усиленное расходование цинка (напр., при беременности, кормлении грудью, в период заживления ран и выздоровления после болезней).
- Нарушение всасывания цинка в кишечнике (дисбактериоз, ферментопатии и пр.).
- Кишечные паразиты (глистные инвазии).
- Псориаз, себорея.
- Чрезмерные потери цинка при потоотделении и при хроническом желудочно-кишечном кровотечении (например, при воспалительных заболеваниях кишечника).
- Вегетарианство — потребления большого количества фитата является фактором риска для развития дефицита цинка. Особенно часто наблюдается у лиц, потребляющих рационы, состоящие из большого количества хлебных злаков.

Заболевания, связанные с дефицитом цинка
- Заболевания желудочно-кишечного тракта (болезнь Крона, спру, синдром короткой кишки, обходной еюноилеальный анастомоз) приводят к уменьшению всасывания цинка из пищи и нарушению его энтеропанкреатической циркуляции.
- У пациентов с алкогольным циррозом печени часто возникает гиперцинкурия, гипоцинкемия и низкая концентрация цинка в печени, в сравнении с пациентами без цирроза печени; гипоцинкемия часто встречается у алкоголиков с заболеванием печени, но она также наблюдается у некоторых алкоголиков (30–50%) без явного поражения печени.
- Сахарный диабет может сопровождаться гиперцинкурией, которая увеличивается с тяжестью диабета и приводит к дефициту цинка у некоторых больных.

Основные проявления дефицита цинка
- Раздражительность, утомляемость, потеря памяти, нарушение сна.
- Гиперактивность.
- Депрессивные состояния.
- Предрасположенность к алкоголизму.
- Снижение остроты зрения.
- Потеря вкусовых ощущений, язвы во рту.
- Расстройства обоняния.
- Снижение аппетита. Уменьшение массы тела, исхудание.
- Диарея.
- Анемия.
- Чешуйчатые высыпания на коже, угри, фурункулез, экзема, дерматит, псориаз, трофические язвы, плохое заживление ран. Эритематозная, везикулобуллезная и пустулезная сыпь имеет характерное распределение: прежде всего она появляется на конечностях и коже в области естественных отверстий. Высыпания могут стать распространенными.
- Расслаивание ногтей, появление на них белых пятен.
- Тусклый цвет волос, перхоть, замедление роста, выпадение волос. Изменения волос обычно следуют после возникновения дерматита. Волосы могут стать гипопигментированными, приобрести красноватый оттенок. Характерная особенность – очаговая потеря волос.
- Снижение уровня инсулина, риск развития сахарного диабета.
- Задержка роста, гипогонадизм и позднее половое созревание у детей (особенно у мальчиков). Снижение оплодотворяющей способности сперматозоидов. Снижение сексуальной активности, импотенция у мужчин.
- Увеличение риска развития аденомы простаты.
- Преждевременные роды, рождение ослабленных детей, стерильность у женщин.
- Снижение Т-клеточного иммунитета, снижение сопротивляемости инфекциям. Частые и длительные простудные заболевания. Аллергические заболевания.
- Увеличение риска развития опухолевых процессов.
- Ускоренное старение.
- Накопление в организме железа, меди, кадмия, свинца.

Повышенное содержание цинка в организме
- Причины избытка цинка
  - Избыточное поступление (напр., при контакте с соединениями цинка в производственных условиях).
  - Неконтролируемое использование препаратов цинка, в том числе цинковых мазей.
  - Нарушение регуляции обмена цинка.
- Основные проявления избытка цинка
  - Нарушения функций иммунной системы, аутоиммунные реакции.
  - Нарушения состояния кожи, волос, ногтей.
  - Болезненная чувствительность желудка, тошнота.
  - Снижение содержания в организме железа, меди, кадмия.
  - Ослабление функций предстательной железы.
  - Ослабление функций поджелудочной железы.
  - Ослабление функций печени.

Определение концентрации цинка в кровиОсновными показаниями для определения содержания цинка в крови являются: дерматологические заболевания (дерматиты), нарушения обоняния и вкуса, нарушения в репродуктивной сфере. Подробнее: Определение цинка .

Синергисты и антагонисты цинкаФункциональными антагонистами цинка являются медь, кадмий, свинец, особенно на фоне дефицита белка.
Повышенное поступление фитатов, фосфатов, избыток кальция, прием кортикоидов, оральных контрацептивов, анаболиков, антиметаболитов, диуретиков, алкоголя, иммуносупрессоров могут привести к дефициту цинка в организме.

Коррекция дисбаланса цинка в организмеДля коррекции дефицита цинка в организме, следует увеличить его поступление с пищей, богатой белком животного происхождения, ограничить употребление спиртных напитков и пищевых продуктов, богатых фитином.
Легкий и умеренный дефицит цинка можно ликвидировать с помощью БАД к пище, содержащих цинк в виде хелатных соединений (таких как аспарагинат, глюконат, пиколинат), ацетата, неорганических солей (сульфат, окись) в дозах, обеспечивающих поступление 5-20 мг цинка в сутки в течение 3-6 месяцев.
Более выраженный дефицит цинка купируется путем перорального приема фармацевтических препаратов содержащих цинк. При лечении цинк-дефицитных состояний в России предложено применять препарат «Ацизол» в дозах 1-2 капсулы в сутки (в зависимости от индивидуальной биоусваиваемости пациента) в течение 6-12 месяцев и более. 1 капсула ацизола содержит 120 мг диацетат бис(1-винилимидазол-N)цинка (бис-(1-винилимидазол)цинкдиацетат).
За рубежом для лечения цинк-дефицитных состояний используются препараты цинка для парентерального введения.

Применение соединений цинкаСоединения цинка используются при гальванизации железа, для получения сплавов, антикоррозийной обработки, в щелочных аккумуляторах и т.д.
В медицине цинк применяют в радиоизотопной диагностике, в т.ч., как метку для цинксодержащих ферментов. Сульфат цинка используют при определениях свертываемости крови. В последние годы соединения Zn (глюконат, цинка, цинка и др.) стали широко применяться в дерматологии, эндокринологии, при лечении иммунодефицитных состояний.

http://www.smed.ru

health-diet.ru

Цинк(Zn)

Цинк – микроэлемент, который входит в состав более чем 300 ферментов и гормонов и участвует практически во всех жизненоважных процессах в организме

Сульфат цинка ZnSO₄·7H₂O входит в состав глазных

капель как средство при конъюктивитах.

Хлорид цинка ZnCl₂ применяется в пастах как прижигающее

средство, в растворах – при язвах, как вяжущее и антисептическое средство.

Роль цинка в организме

В организме взрослого человека содержится около 1,5-3 г цинка. Основные запасы содержатся в клеточных структурах, а также в коже, мышцах, волосах, мужских яичках и костных тканях.

Для лучшего усвоения цинка организмом необходимы витамины А и В6, а препятствуют усвоению такие вещества как медь, олово, марганец, железо, кадмий, свинец, кальций (в больших дозах) и фолиевая кислота.

К дефициту цинка может привести повышенное поступление фитатов, фосфатов, прием оральных контрацептивов, анаболиков, диуретиков, иммуносупрессоров и алкоголя.

В свою очередь цинк способствует всасыванию витамина Е и может привести к дефициту витамина А, железа и меди.

Говорить о важности цинка не приходится: этот элемент входит в состав более чем 300 ферментов и гормонов, чем фактически обеспечивает прохождение основных жизненных процессов в организме. Цинк:

регулирует функции нервной системы (вместе с витаминами группы B нормализует функции мозжечка, улучшает настроение, память и внимание)
оказывает мощное воздействие на иммунную систему (повышает уровень тимина и тимозина, защитную активность нейтрофилов и макрофагов и выработку антител, способствует удалению углекислоты)
регулирует деятельность половых желез (повышает выработку половых гормонов, увеличивает активность сперматозоидов, важен для профилактики аденомы простаты)
влияет на протекание беременности (регулирует эстрогензависимые процессы, снижает риск выкидыша и задержки роста плода)
необходим для нормального роста, развития и полового созревания организма
нормализирует обмен жиров (ускоряет окисление жиров) и уровень сахара в крови (входит в состав инсулина)
вместе с витамином А отвечает за остроту зрения, вкусовое восприятие и обоняние
необходим для нормального роста кожи, волос и ногтей, а также при заживлении ран
нормализирует процессы пищеварения (синтезирует ряд пищеварительных ферментов)
значим для синтеза нуклеиновых кислот (ДНК, РНК и рибосом)
обладает антиоксидантными свойствами, а также улучшает действие других антиоксидантов
участвует в процессах кроветворения

Суточная потребность в цинке

Суточная потребность здорового взрослого человека в цинке составляет около 10-25 мг.

При повышенных физических и психических нагрузках, беременности и кормлении необходимо дополнительное потребление цинка.

Симптомы дефицита и передозировки цинка

Дефицит цинка может развиваться при недостаточном поступлении (менее 1мг в день)в организм. К основным симптомам дефицита цинка относят:

быстрая утомляемость
ухудшение памяти
снижение аппетита
исхудание
нарушение сна
гиперактивность
депрессии
нарушения кожных покровов
расслаивание ногтей
ломкость и выпадение волос
расстройства обоняния
ухудшение функций вкусовых рецепторов
ослабление зрения
диарея
анемия
дерматиты
псориаз
трофические язвы
плохое заживление ран
риска развития аденомы простаты
психические расстройства
снижение иммунитета
рождение ослабленных детей
риск развития сахарного диабета
позднее половое созревание у детей (особенно у мальчиков)
расстройства репродуктивной функции
ранее старение
увеличение риска раковых заболеваний

Основные симптомы избытка цинка:

нарушения кожных покровов
расслаивание ногтей
ломкость и выпадение волос
болезненная чувствительность желудка
тошнота
снижение иммунитета
снижение содержания в организме железа, меди, кадмия
ухудшение функций предстательной и поджелудочной желез
нарушение функций печени

Источники цинка

Растительные

Орехи, зерновые, бобовые, тыквенные семечки, грибы, крупы, чеснок, капуста, спаржа, яблоки, грушы, сливы, вишня, картофель, свекла, морковь.

Животные

Говяжья печень, мясо, рыба и морепродукты, молоко, сыр, мясо птицы, яйца.

Медицинское значение цинка. Дефицит цинка в организме ведёт к карликовости, задержке полового развития; при его избыточном поступлении в организм возможны (по экспериментальным данным) канцерогенное влияние и токсическое действие на сердце, кровь, гонады и др. Производственные вредности могут быть связаны с неблагоприятным воздействием на организм как металлического цинка, так и его соединений. При плавке цинкосодержащих сплавов возможны случаи литейной лихорадки. Препараты цинка в виде растворов (сульфат цинка) и в составе присыпок, паст, мазей, свечей (окись цинка) применяют в медицине как вяжущие и дезинфицирующие средства.

studfiles.net

ЦИНК | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

ЦИНК (Zincum) Zn – химический элемент 12-й (IIb) группы Периодической системы. Атомный номер 30, относительная атомная масса 65,39. Природный цинк состоит из трех стабильных изотопов ⁶⁴Zn (48,6%), ⁶⁶Zn (26,9%) и ⁶⁷Zn (4,1%). Известно несколько радиоактивных изотопов, важнейший из них – ⁶⁵Zn с периодом полураспада 244 сут. Степень окисления +2.

История открытия.

Цинк (как и золото, серебро, медь, ртуть, свинец, олово и железо) относится к металлам древности, дата открытия которых теряется в веках.

Восстановление оксида цинка древесным углем требует температуры не менее 1000° С. Так как металл при этой температуре находится в парообразном состоянии и легко окисляется, выделение цинка требует умения конденсировать металлический пар, причем делать это надо в отсутствие воздуха, иначе металл превратится в оксид.

Получение сплавов цинка из смешанных руд не требует выделения самого цинка и достигается проще. Небольшие количества цинка, присутствующие в образцах древнеегипетской меди отражают состав местных руд, однако для выплавки палестинской латуни, датируемой 1400–1000 до н.э. и содержащей около 23% цинка, уже должны были преднамеренно смешивать медную руду с цинковой. Латунь получали и на Кипре и, позднее, в районе Кельна (Германия). Китайские мастера овладели искусством выплавки цинка в средние века. Цинковые монеты использовались в годы правления династии Минь (1368–1644).

В средневековой Европе не было специального производства цинка, хотя его небольшие количества получались при производстве свинца, серебра и латуни. Начиная примерно с 1605, его импортировала из Китая Восточно-Индийская Компания. Английская цинковая промышленность появилась в районе Бристоля в начале 18 в., и ее продукция быстро проникла в Силезию и Бельгию.

Происхождение названия элемента неясно, однако кажется правдоподобным, что оно произведено от Zinke (по-немецки «острие», или «зуб»), благодаря внешнему виду металла.

Распространение цинка в природе и его промышленное извлечение. Содержание цинка в земной коре составляет 7,6·10^–3%, он распространен примерно так же, как рубидий (7,8·10^–3%), и чуть больше, чем медь (6,8·10^–3%).

Основными минералами цинка являются сульфид цинка ZnS (известный как цинковая обманка или сфалерит) и карбонат цинка ZnCO₃ (каламин в Европе, смитсонит в США). Свое название этот минерал получил в честь Джеймса Смитсона, основателя Смитсонианского Института в Вашингтоне. Менее важными минералами являются гемиморфит Zn₄Si₂O₇(OH)₂·H₂O и франклинит (Zn,Fe)O·Fe₂O₃.

Первое место в мире по добыче (16,5% мировой добычи, 1113 тыс. т, 1995) и запасам цинка занимает Канада. Кроме того, богатые месторождения цинка сосредоточены в Китае (13,5%), Австралии (13%), Перу (10%), США (10%), Ирландии (около 3%).

Добыча цинка ведется в 50 странах. В России цинк извлекается из медноколчеданных месторождений Урала, а также из полиметаллических месторождений в горах Южной Сибири и Приморья. Крупные запасы цинка сосредоточены в Рудном Алтае (Восточный Казахстан), на долю которого приходится более 50% добычи цинка в странах СНГ. Цинк добывают также в Азербайджане, Узбекистане (месторождение Алмалык) и Таджикистане.

Характеристика простого вещества и промышленное получение металлического цинка. Металлический цинк обладает характерным голубоватым блеском на свежей поверхности, который он быстро теряет во влажном воздухе. Температура плавления 419,58° С, температура кипения 906,2° С, плотность 7,133 г/см³. При комнатной температуре цинк хрупок, при 100–150° С становится пластичным и легко прокатывается в тонкие листы и проволоку, а при 200–250° С вновь становится очень хрупким и его можно быть истолочь в порошок.

При нагревании цинк взаимодействуют с неметаллами (кроме водорода, углерода и азота). Активно реагирует с кислотами:

Zn + H₂SO₄(разб.) = ZnSO₄ + H₂

Цинк – единственный элемент группы, который растворяется в водных растворах щелочей с образованием ионов [Zn(OH)₄]^2– (гидроксоцинкатов):

Zn + 2OH^– + 2H₂O = [Zn(OH)₄]^2– + H₂

При растворении металлического цинка в растворе аммиака образуется аммиачный комплекс:

Zn + 4NH₃·H₂O = [Zn(NH₃)₄](OH)₂ + 2H₂O + H₂

Исходное сырье для получения металлического цинка – сульфидные цинковые и полиметаллические руды. Выделение цинка начинается с концентрирования руды методами седиментации или флотации, затем ее обжигают до образования оксидов:

2ZnS + 3O₂ = 2ZnO + SO₂

Образующийся диоксид серы используют в производстве серной кислоты, а оксид цинка перерабатывают электролитическим методом или выплавляют с коксом.

В первом случае цинк выщелачивают из сырого оксида разбавленным раствором серной кислоты. При этом цинковой пылью осаждают кадмий:

Zn + Cd²⁺ = Zn²⁺ + Cd

Затем раствор сульфата цинка подвергают электролизу. Металл 99,95%-ной чистоты осаждается на алюминиевых катодах.

Восстановление оксида цинка коксом описывается уравнением:

2ZnO + C = 2Zn + CO₂

Для выплавки цинка ранее использовались ряды сильно нагретых горизонтальных реторт периодического действия, затем они были заменены непрерывно действующими вертикальными ретортами (в некоторых случаях, с электрическим подогревом). Эти процессы не были так термически эффективны, как доменный процесс, в котором сжигание топлива для нагрева проводится в той же камере, что и восстановление оксида, однако неизбежная проблема в случае цинка в том, что восстановление оксида цинка углеродом не протекает ниже температуры кипения цинка (этой проблемы нет для железа, меди или свинца), поэтому для конденсации паров нужно последующее охлаждение. Кроме того, в присутствии продуктов сгорания металл повторно окисляется.

Эту проблему можно решить, опрыскивая выходящие из печи пары цинка расплавленным свинцом. Это приводит к быстрому охлаждению и растворению цинка, так что повторное окисление цинка сводится к минимуму. Затем цинк почти 99%-й чистоты выделяют в виде жидкости и дополнительно очищают вакуумной дистилляцией до чистоты 99,99%. Весь присутствующий кадмий в ходе дистилляции восстанавливается. Преимущество доменной печи в том, что состав шихты не имеет принципиального значения, поэтому можно использовать смешанные руды цинка и свинца (ZnS и PbS часто находят вместе) для непрерывного производства обоих металлов. Свинец при этом выпускают со дна печи.

По данным экспертов, в 2004 производство цинка составило 9,9 млн тонн, а его потребление – около 10,2 млн тонн. Таким образом, дефицит цинка на мировом рынке равен 250–300 тыс. тонн.

В 2004 в Китае выпуск рафинированного цинка достиг 2,46 млн т. Примерно по 1 млн. т производят Канада и Австралия. Цена на цинк в конце 2004 составила более 1100 долл. за тонну.

Спрос на металл остается высоким, благодаря бурному росту производства антикоррозионных покрытий. Для получения таких покрытий используют различные способы: погружение в расплавленный цинк (цинкование горячим способом), электролитическое осаждение, опрыскивание жидким металлом, нагревание с порошком цинка и использование красок, содержащих цинковый порошок. Оцинкованная жесть широко применяется как кровельный материал. Металлический цинк в виде брусков используют для защиты от коррозии стальных изделий, соприкасающихся с морской водой. Большое практическое значение имеют сплавы цинка – латуни (медь плюс 20–50% цинка). Для литья под давлением, помимо латуней, используется быстро растущее число специальных сплавов цинка. Еще одна область применения – производство сухих батарей, хотя в последние годы оно существенно сократилось.

Примерно половина всего производимого цинка используется для производства оцинкованной стали, одна треть – в горячем цинковании готовых изделий, остальное – для полосы и проволоки. За последние 20 лет мировой рынок этой продукции вырос более чем в 2 раза, в среднем прибавляя по 3,7 % в год, причем в странах Запада производство металла ежегодно увеличивается на 4,8 %. В настоящее время для цинкования 1 т стального листа нужно в среднем 35 кг цинка.

По предварительным оценкам, в 2005 потребление цинка в России может составить порядка 168,5 тыс. т в год, в том числе 90 тыс. т пойдет на цинкование, 24 тыс. т – на полуфабрикаты (латунный, цинковый прокат и др.), 29 тыс. т – в химическую промышленность (лакокрасочные материалы, резинотехнические изделия), 24,2 тыс. т – на литейные цинковые сплавы.

Соединения цинка.

Цинк образует многочисленные бинарные соединения с неметаллами, некоторые из них обладают полупроводниковыми свойствами.

Соли цинка бесцветны (если не содержат окрашенных анионов), их растворы имеют кислотную среду вследствие гидролиза. При действии растворов щелочей и аммиака (начиная с pH ~ 5) основные соли осаждаются и переходят в гидроксид, который растворяется в избытке осадителя.

Оксид цинка ZnO является самым важным промышленным цинксодержащим соединением. Будучи побочным продуктом производства латуни, он стал известен раньше, чем сам металл. Оксид цинка получают, сжигая на воздухе пары цинка, образующиеся при плавке руды. Более чистый и белый продукт производят сжиганием паров, полученных из предварительно очищенного цинка.

Обычно оксид цинка – это белый тонкий порошок. При нагревании его окраска меняется на желтую в результате удаления кислорода из кристаллической решетки и образованиея нестехиометрической фазы Zn_1+xO_{(x Ј 7,10–5). Избыточное количество атомов цинка приводит к появлению дефектов решетки, захватывающих электроны, которые впоследствии возбуждаются при поглощении видимого света. Добавляя в оксид цинка 0,02–0,03%-ный избыток металлического цинка, можно получить целый спектр цветов – желтый, зеленый, коричневый, красный, однако красноватые оттенки природной формы оксида цинка – цинкита – появляются по другой причине: за счет присутствия марганца или железа. Оксид цинка ZnO амфотерен; он растворяется в кислотах с образованием солей цинка и в щелочах с образованием гидроксоцинкатов, таких как [Zn(OH)₃]^– и [Zn(OH)₄]^2–:}

ZnO + 2OH^– + H₂O = [Zn(OH)₄]^2–

Основное промышленное применение оксида цинка – производство резины, в котором он сокращает время вулканизации исходного каучука.

В качестве пигмента при производстве красок оксид цинка имеет преимущества по сравнению с традиционными свинцовыми белилами (основной карбонат свинца), благодаря отсутствию токсичности и потемнения под действием соединений серы, однако уступает оксиду титана по показателю преломления и кроющей способности.

Оксид цинка увеличивает срок жизни стекла и поэтому используется в производстве специальных стекол, эмалей и глазурей. Еще одна важная область применения – в составе нейтрализующих косметических паст и фармацевтических препаратов.

В химической промышленности оксид цинка обычно является исходным веществом для получения других соединений цинка, в которых наиболее важными являются мыла (т.е. соединения жирных кислот, такие как стеарат, пальмитат и другие соли цинка). Их используют в качестве отвердителей красок, стабилизаторов пластмасс и фунгицидов.

Небольшая, но важная область применения оксида цинка – производство цинковых ферритов. Это шпинели типа Zn^II_xM^II_1–xFe^III₂O₄, содержащие еще один двухзарядный катион (обычно Mn^II или Ni^II). При х = 0 они имеют структуру обращенной шпинели. Если х = 1, то структура соответствует нормальной шпинели. Понижение количества ионов Fe^III в тетраэдрических позициях приводит к понижению температуры Кюри. Таким образом, изменяя содержание цинка, можно влиять на магнитные свойства ферритов.

Гидроксид цинка Zn(OH)₂ образуется в виде студенистого белого осадок при добавлении щелочи к водным растворам солей цинка. Гидроксид цинка, так же как и оксид, амфотерен:

Zn(OH)₂ + 2OH^– = [Zn(OH)₄]^2–

Применяется для синтеза различных соединений цинка.

Сульфид цинка ZnS выделяется в виде белого осадка при взаимодействии растворимых сульфидов и солей цинка в водном растворе. В кислотной среде осадок сульфида цинка не выпадает в кислотной среде. Сероводородная вода осаждает сульфид цинка лишь в присутствии анионов слабых кислот, например, ацетат-ионов, которые понижают кислотность среды, что приводит к повышению концентрации сульфид-ионов в растворе.

Сфалерит ZnS является наиболее распространенным минералом цинка и главным источником металла, однако известна и вторая природная, хотя и намного более редкая форма вюрцит, более устойчивая при высокой температуре. Названия этих минералов используются для обозначения кристаллических структур, которые являются важными структурными типами, найденными для многих других соединений АВ. В обеих структурах атом цинка тетраэдрически координирован четырьмя атомами серы, а каждый атом серы тетраэдрически координирован четырьмя атомами цинка. Структуры существенно различаются только типом плотнейшей упаковки: в вюрците она кубическая, а в сфалерите – гексагональная.

Чистый сульфид цинка – белый и, подобно оксиду цинка, применяется как пигмент, для этого его часто получают (как литопон) вместе с сульфатом бария при взаимодействии водных растворов сульфата цинка и сульфида бария.

Свежеосажденный сульфид цинка легко растворяется в минеральных кислотах с выделением сероводорода:

ZnS + 2H₃O⁺ = Zn²⁺ + H₂S + 2H₂O

Однако прокаливание делает его менее реакционноспособным, и поэтому он является подходящим пигментом в красках для детских игрушек, так как безвреден при проглатывании. Кроме того, у сульфида цинка интересные оптические свойства. Он становится серым при действии ультрафиолетового излучения (возможно, за счет диссоциации). Однако этот процесс можно замедлить, например, добавлением следов солей кобальта. Катодное, рентгеновское и радиоактивное излучение вызывает появление флуоресценции или люминесценции различных цветов, которую можно усилить добавлением следов различных металлов или замещением цинка кадмием, а серы селеном. Это широко используется для производства электроннолучевых трубок и экранов радаров.

Селенид цинка ZnSe может быть осажден из раствора в виде лимонно-желтого, плохо фильтрующегося осадка. Влажный селенид цинка очень чувствителен к действию воздуха. Высушенный или полученный сухим путем устойчив на воздухе.

Монокристаллы селенида цинка выращивают направленной кристаллизацией расплава под давлением или осаждением из газовой фазы. Сульфид цинка используется в качестве лазерного материала и компонента люминофоров (вместе с сульфидом цинка).

Теллурид цинка ZnTe, в зависимости от способа получения, – серый порошок, краснеющий при растирании, или красные кристаллы, используется как материал для фоторезисторов, приемников инфракрасного излучения, дозиметров и счетчиков радиоактивного излучения. Кроме того, он служит люминофором и полупроводниковым материалом, в том числе в лазерах.

Хлорид цинка ZnCl₂ является одним из важных соединений цинка в промышленности. Его получают действием соляной кислоты на вторичное сырье или обожженную руду.

Концентрированные водные растворы хлорида цинка растворяют крахмал, целлюлозу (поэтому их нельзя фильтровать через бумагу) и шелк. Его применяют в производстве текстиля, кроме того, он используется как антисептик для древесины и при изготовлении пергамента.

Поскольку в расплаве хлорид цинка легко растворяет оксиды других металлов, его используют в ряде металлургических флюсов. С помощью раствора хлорида цинка очищают металлы перед пайкой.

Хлорид цинка применяется и в магнезиальном цементе для зубных пломб, как компонент электролитов для гальванических покрытий и в сухих элементах.

Ацетат цинка Zn(CH₃COO)₂ хорошо растворим в воде (28,5% по массе при 20° С) и многих органических растворителях. Его используют как фиксатор при крашении тканей, консервант древесины, противогрибковое средство в медицине, катализатор в органическом синтезе. Ацетат цинка входит в состав зубных цементов, используется при производстве глазурей и фарфора.

При перегонке ацетата цинка при пониженном давлении образуется основный ацетат [Zn₄O(OCOMe)₆], его молекулярная структура включает атом кислорода, окруженный тетраэдром из атомов цинка, связанных по ребрам ацетатными мостиками. Он изоморфен основному ацетату бериллия, но в отличие от него, быстро гидролизуется в воде, это обусловлено способностью катиона цинка иметь координационное число выше четырех.

Цинкорганические соединения. Открытие в 1849 английским химиком-органиком Эдуардом Франклендом (Frankland Edward) (1825–1899) алкилов цинка, хотя и не первых из синтезированных металлоорганических соединений (соль Цейзе была получена в 1827), можно считать началом металлоорганической химии. Исследования Франкленда положили начало применению цинкорганических соединений в качестве промежуточных веществ при органическом синтезе, а измерения плотности паров привело его к предположению (важнейшему в развитии теории валентности), что каждый элемент имеет ограниченную, но определенную силу сродства. Реактивы Гриньяра, открытые в 1900, сильно потеснили алкилы цинка в органическом синтезе, однако многие реакции, в которых они теперь используются, были сначала разработаны для соединений цинка.

Алкилы типа RZnX и ZnR₂ (где Х – галоген, R – алкил) можно получить, нагревая цинк в кипящем RX в инертной атмосфере (диоксид углерода или азот). Ковалентные ZnR₂ представляют собой неполярные жидкости или низкоплавкие твердые вещества. Они всегда мономерны в растворе и характеризуются линейной координацией атома цинка

C–Zn–C. Цинкорганические соединения очень чувствительны к действию воздуха. Соединения с малой молекулярной массой самовоспламеняются, образуя дым из оксида цинка. Их реакции с водой, спиртами, аммиаком и другими веществами протекают подобно реакциям Гриньяра, однако менее энергично. Важным отличием является то, что они не взаимодействуют с диоксидом углерода.

Биологическая роль цинка.

Цинк – одно из наиболее важных биологически активных элементов и необходим для всех форм жизни.

Тело взрослого человека содержит около 2 г цинка. Хотя цинксодержащие ферменты присутствуют в большинстве клеток, его концентрация очень мала и поэтому довольно поздно стало понятно, насколько важен этот элемент. Необходимость и незаменимость цинка для человека была установлена 100 лет тому назад.

Роль цинка в жизнедеятельности организма обусловлена, в основном, тем, что он входит в состав более 40 важных ферментов. Они катализируют гидролиз пептидов, белков, некоторых эфиров и альдегидов. Наибольшее внимание привлекают два цинксодержащих фермента: карбоксипептидаза А и карбоангидраза.

Карбоксипептидаза А катализирует гидролиз концевой пептидной связи в белках в процессе пищеварения. Она имеет относительную молекулярную массу около 34000 и содержит атом цинка, тетраэдрически координированный с двумя гистидиновыми атомами азота, карбоксильным атомом кислорода глутаматного остатка (см. БЕЛКИ) и молекулой воды. Точный механизм ее действия до конца не ясен, несмотря на интенсивное изучение модельных систем, однако принято считать, что первой стадией является координация концевого пептида к атому цинка.

Карбоангидраза была первым из открытых цинксодержащих ферментов (1940), она катализирует обратимую реакцию превращения диоксида углерода в угольную кислоту. В эритроцитах млекопитающих прямая реакция (гидратация) протекает при поглощении диоксида углерода кровью в тканях, а обратная реакция (дегидратация) идет, когда диоксид углерода затем высвобождается в легких. Фермент увеличивает скорости этих реакций примерно в миллион раз.

Относительная молекулярная масса фермента составляет около 30 000. Почти сферическая молекула содержит один атом цинка, расположенный в глубоком «кармане» белка, где есть и несколько молекул воды, расположенных в таком же порядке, как во льде. Атом цинка координирован тетраэдрически с тремя имидазольными атомами азота и молекулой воды. Точные детали действия фермента не установлены, однако кажется вероятным, что координированная молекула Н₂О ионизируется с образованием Zn–OH^–, а нуклеофил ОН^– затем реагирует с атомом углерода в СО₂ (который может удерживаться в правильном положении водородными связями двух его атомов кислорода) с образованием НСО₃^–.

В отсутствие фермента данная реакция требует высокого рН. Роль фермента заключается в создании подходящего окружения внутри белкового «кармана», которое способствует диссоциации координированной молекулы воды при рН 7.

Позднее была установлена функция цинка в белках, отвечающих за распознавание последовательности оснований в ДНК и, следовательно, регулирующих перенос генетической информации в ходе репликации ДНК. Эти белки с так называемыми «цинковыми пальцами» содержат 9 или 10 ионов Zn²⁺, каждый из которых, координируясь с 4 аминокислотами, стабилизирует выступающую складку («палец») белка. Белок обертывается вокруг двойной спирали ДНК, при этом каждый из «пальцев» связывается с ДНК. Их расположение совпадает с последовательностью оснований в ДНК, что обеспечивает точное распознавание.

Цинк участвует в углеводном обмене с помощью цинксодержащего гормона – инсулина. Только в присутствии цинка действует витамин А. Этот элемент необходим для формирования костей. Кроме того, он проявляет антивирусное и антитоксическое действие.

Цинк влияет на вкус и обоняние. Из-за нехватки цинка, необходимого для полноценного развития плода, многие женщины в первые 3 месяца беременности жалуются на капризы вкуса и обоняния.

Считается, что существует определенная связь между умственными и физическими способностями человека и содержанием цинка в его организме. Так, у хорошо успевающих студентов в волосах содержится больше цинка, чем у студентов отстающих. У больных ревматизмом и артритом наблюдается понижение уровня цинка в крови.

Дефицит цинка может быть вызван нарушением деятельности щитовидной железы, болезнями печени, плохим усвоением, недостатком цинка в воде и пище, а также слишком большим количеством фитина в продуктах питания (фитин связывает цинк, затрудняя его усвоение). Алкоголь также понижает уровень цинка в организме, особенно в мышцах и плазме крови.

Цинк необходим организму в количестве 10–20 мг в день, однако лекарствами восполнить недостаток цинка очень трудно. В естественных сочетаниях цинк содержится только в пище, что и определяет его усвояемость. Наиболее богаты цинком мясо, печень, молоко, яйца.

В организме существует конкуренция между цинком и медью, а также железом. Поэтому, употребляя богатую цинком пищу, следует дополнить диету пищей, богатой медью и железом. Нельзя применять цинк вместе с селеном, так как два этих элемента взаимодействуют друг с другом и выводятся из организма.

Елена Савинкина

www.krugosvet.ru

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЦИНКА

В организме взрослого человека содержится 1,4—2,3 г цинка, из них 20 % — в костях, 65 % — в мышцах, 9 % — в крови, остальное — в печени и предстательной железе. Рекомендуемая ежедневная доза потребления составляет около 20 мг. Цинк является d-металлом IIБ группы 4 периода периодической системы, его электронная формула 1s22s22p63s23р63d104s2. Так как цинк имеет заполненный 3d-подуровень, то в образовании химических связей участвуют только два внешних 4s-электрона, и поэтому во всех соединениях цинк всегда проявляет степень окисления +2. Следовательно, в условиях организма для цинксодержащих биосубстратов окислительно-восстановительные превращения не имеют места, но для них характерны амфотерные и комплексообразующие свойства.

В кислых водных растворах катион Zn2+ образует аквакомплексы [Zn(Н2О)4]2+, в которых молекулы воды удерживаются довольно прочно (т = 5•10-7 с). Оксид и гидрокснд цинка амфотерны и поэтому легко растворяются и в кислотах, и в щелочах:

ZnO+2HCl=ZnCl2+h3О
Zn(OH)2+2HCl=ZnCl2+2h3О
ZnО+h3О+2NaOH=Na2[Zn(OH)4]

С учетом большой склонности катионов цинка к комплексообразовшшю его амфотерностъ лучше выразить следующим равновесием:

[Zn(h3О)4]2+=[Zn(h3О)3OH]++h3О

Кислотные и основные свойства у гидроксида цинка выражены примерно одинаково с легким преобладанием основных свойств (рКai = 7,8). Следовательно, в водных средах, близких к нейтральным (5,8 < рН < 9,8), в растворе будет иметь место указанное равновесие между комплексными нонами цинка, что следует учитывать при описании механизма действия цинксодержащих ферментов:

Цинк входит в состав более 40 металлоферментов. Так, установлено, что он входит в состав активного центра карбоангидразы, карбоксипептидазы, РНК- и ДНК-полимераз, супероксиддисмутазы и других. Присутствие цинка в эритроцитах объясняется тем, что он содержится в карбоангидразе. Карбоангидраза катализирует процессы гидратации СО2 и дегидратации угольной кислоты, тем самым влияет на процесс дыхания, на его скорость и на газообмен в организме:

СO2 + Н2O=h3CO3

В карбоангидразе цинк с белком, содержащим 260 аминокислотных остатков, образует три донорно-акцепторные связи, а четвертая связь удерживает или молекулу воды, или гидроксильную группу. Соотношение этих форм зависит от рН среды. Подобный механизм действия, включающий две формы фермента, имеет место и в случае фермента карбоксипептидазы, катализирующего гидролиз пептидных связей.

Известное влияние оказывает цинк на углеводный обмен. Полагают, что благоприятное для организма больного диабетом влияние (удлинение гипогликемического эффекта), вызванное взаимодействием цинка с инсулином, заключается не только в стабилизирующем воздействии цинка на молекулу инсулина, но и в угнетении цинком процесса разрушения инсулина в тканях под действием фермента инсулиназы. Цинк активирует биосинтез витаминов С и В. Установлено стимулирующее его действие на фагоцитарную активность лейкоцитов.

med-akademia.ru

Цинк

Цинк присутствует во всех органах, тканях, жидкостях и секретах организма.

Более 95% всего цинка содержится в клетках. Цинк сосредоточен в основном в коже, волосах и костной ткани. В биологических системах цинк фактически всегда находится в двухвалентном состоянии.

Цинк обнаружен в составе более 300 ферментов. Уникальность цинка заключается в том, что ни один элемент не входит в состав такого количества ферментов и не выполняет таких разнообразных физиологических функций.

Цинк стабилизирует некоторые гормон-рецепторные комплексы. Цинк входит в состав гормона инсулина, участвующего в углеводном обмене.

Цинк необходим для нормального роста и развития, полового созревания, а в дальнейшем — для поддержания репродуктивной функции, а также для нормального кроветворения и заживления ран. Цинк играет важнейшую роль в процессах регенерации кожи, роста волос и ногтей, секреции сальных желез.

Цинк способствует всасыванию витамина Е и поддержанию нормальной концентрации этого витамина в крови.

Немаловажную роль цинк играет в переработке организмом алкоголя, поэтому недостаток цинка может повышать предрасположенность к алкоголизму (особенно у детей и подростков).

Цинк укрепляет иммунную систему организма и обладает детоксицирующим действием — способствует удалению из организма двуокиси углерода.

Цинк необходим для нормальной реализации функций вкусовых и обонятельных рецепторов.

Дефицит цинка может приводить к серьезным физиологическим нарушениям. При недостаточном содержании цинка в пищевом рационе с детского возраста отмечаются карликовость, задержка полового развития, поражение кожи, снижение обоняния и вкусовые извращения. При хроническом дефиците цинка возникает ряд кожных заболеваний.

После подтверждения в 1961 г. предположения о том, что местный гипогонадизм и карликовость сельского населения Ирана вызывает дефицит цинка, возрос интерес к значимости его дефицита для здравоохранения.

Избыток цинка в растениях возникает в зонах промышленного загрязнения почв, а также при неправильном применении цинксодержащих удобрений. Большинство видов растений обладают высокой толерантностью к его избытку в почвах. Однако при очень высоком содержании этого металла в почвах обычным симптомом цинкового токсикоза является хлороз молодых листьев.

Токсичность цинка для животных и человека невелика, т.к. при избыточном поступлении он не кумулируется, а выводится. Однако в литературе имеются отдельные сообщения о токсическом влиянии этого металла. Повышенные концентрации цинка оказывают токсическое влияние на живые организмы. У человека может развиваться тошнота и рвота, дыхательная недостаточность, фиброз легких. В больших концентрациях цинк является канцерогеном.