ما
ما هو الزنك؟
يؤدي الزنك ، الذي يعتبر مادة غذائية أساسية لصحة الإنسان ، وظائف عديدة في جميع أنحاء الجسم.
الزنك في جسم الإنسان
يحتوي جسم الإنسان على حوالي 2-4 جرام من الزنك. معظمها في الأعضاء ، مع تركيزات أكبر في البروستاتا وفي العينين. كما أنها وفيرة في الدماغ والعضلات والعظام والكلى والكبد. الحيوانات المنوية غنية بشكل خاص بالزنك ، وهو عامل رئيسي في عمل غدة البروستاتا ونمو الأعضاء التناسلية.
وظائف والدور البيولوجي
يبدو أن الزنك يحتوي على وظائف وأدوار بيولوجية بالغة الأهمية ، لا سيما في دستور وعمل الإنزيمات والأحماض النووية والبروتينات بمختلف أنواعها. داخل الببتيدات ، غالباً ما يتم تنسيق أيونات الزنك مع السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية لحمض الأسبارتيك وحمض الغلوتاميك والسيستين والهيستدين. ومع ذلك ، فإن الوصف النظري والحسابي لهذا الارتباط بالزنك في البروتينات - وكذلك مع معادن انتقال أخرى - يصعب تفسيره.
في البشر ، الوظائف البيولوجية وأدوار الزنك موجودة في كل مكان. يتفاعل مع مجموعة واسعة من بروابط العضوية وله وظائف أساسية في عملية التمثيل الغذائي من الحمض النووي الحمض النووي الريبي والحمض النووي ، في نقل الإشارة وفي التعبير الجيني. وينظم الزنك أيضا موت الخلايا المبرمج - موت الخلية. وقد قدرت دراسة عام 2006 أن حوالي 10٪ من البروتينات البشرية ترتبط بالدور البيولوجي للزنك ، ناهيك عن مئات العوامل الببتيدية الأخرى المشاركة في النقل المعدني. وجدت دراسة مشابهة "في silico" - محاكاة الكمبيوتر - في نبات Arabidopsis thaliana 2367 البروتينات المرتبطة بالزنك.
في المخ ، يتم تخزين الزنك في حويصلات متشابكة محددة من الخلايا العصبية الغلوتاماتية ويمكنه تعديل استثارة الخلايا العصبية neuronal excitability. يلعب دورا رئيسيا في اللدونة متشابك ، وبالتالي في وظيفة التعلم المعقدة. يلعب توازن الزنك دورًا مهمًا أيضًا في التنظيم الوظيفي للجهاز العصبي المركزي. ويعتقد أن اختلال التوازن في الزنك في الجهاز العصبي المركزي قد يؤدي إلى تركيزات مفرطة من الزنك متشابك مع إمكانات:
- السمية العصبية ، بسبب الإجهاد التأكسدي للميتوكوندريا - على سبيل المثال ، عن طريق قطع إنزيمات معينة متورطة في سلسلة نقل الإلكترون ، مثل المركب I ، المركب III و α-ketoglutarate dehydrogenase
- ضماد الكالسيوم المطول
- Neuronal glutamatergic excitotoxicity
- التدخل مع نقل إشارة intraneuronal.
L- و D- الهيستدين - أيزومرات من نفس الأحماض الأمينية - يسهل امتصاص الزنك في الدماغ. SLC30A3 - عائلة الناقل المذاب 30 عضو 3 أو ناقل زنك 3 - هو الناقل الرئيسي للزنك المتورط في استتباب معادن الدماغ.
الانزيمات
من بين العديد من الوظائف البيوكيميائية وأدوار الزنك ، كما قلنا ، هناك دستور الانزيم.
الزنك (بشكل أكثر دقة Zn2 + ion) هو حمض لويس فعال للغاية ، مما يجعله عامل محفز مفيد لل hydroxylation وغيرها من التفاعلات الأنزيمية. كما أن لديها هندسة تنسيق مرنة ، والتي تسمح للبروتينات التي تستخدمها لتغيير التغيير بسرعة لأداء التفاعلات البيولوجية المختلفة. هناك مثالان للإنزيمات المحتوية على الزنك هما: الأنهيدراز الكربوني و carboxypeptidase ، الضروريان لعمليات تنظيم ثاني أكسيد الكربون (CO2) وهضم البروتينات.
الزنك و الأنهيدراز الكربونيك
في الدم الفقاري ، يحول انزيم الأنهيدراز الكربوني ثاني أكسيد الكربون إلى بيكربونات وينقل نفس الإنزيم البيكربونات إلى ثاني أكسيد الكربون الذي ينفث لاحقا عبر الرئتين. وبدون هذا الإنزيم ، عند درجة حموضة الدم العادية ، يحدث التحويل بمعدل أبطأ بنحو مليون مرة ، أو سيتطلب رقم هيدروجيني 10 أو أكثر. يعتبر الأنهيدراز β-carbon غير ذي الصلة أمرًا ضروريًا للنباتات لتكوين الأوراق وتوليف حمض الأندوليك الأسيتي (الأكسين) والتخمر الكحولي.
الزنك و carboxypeptidase
يشق إنزيم carboxypeptidase روابط الببتيد أثناء هضم البروتين. بشكل أكثر دقة ، فإنه يسهل الهجوم النوكليوفيلي على مجموعة CO من الببتيد ، وتوليد nucleophile تفاعلية للغاية أو تفعيل carbonyl للهجوم
من الاستقطاب. كما أنه يعمل على استقرار حالة التتراهدرا الوسطية أو المرحلة الانتقالية
يتم إنشاؤه مع الهجوم النوكليوفيلي إلى الكربون الكربونيل. أخيرا يجب أن تستقر ذرة
amide nitrogen من أجل جعله مجموعة صادرة مناسبة ، بمجرد أن يكون سند CN
تم كسرها.
اشارة
الزنك لديه وظيفة رسول قادر على تنشيط مسارات الإشارة. العديد من هذه المسارات تعزز النمو الشاذ للسرطان. واحدة من العلاجات المضادة للسرطان توفر لاستهداف الناقلات ZIP (بروتين نقل البروتين مثل بروتين الزنك). وهي عبارة عن بروتينات نقل الأغشية لعائلة أصحاب المهام المذابة التي تتحكم في انتقال الغشاء داخل الغشاء وتنظم تركيزاته داخل الخلايا والسيتوبلازمية.
بروتينات أخرى
للزنك وظيفة هيكلية في ما يسمى بـ "إصبع الزنك" - أو أصابع الزنك ، ومناطق معينة من البروتين يمكن أن تربط الحمض النووي. يشكل إصبع الزنك جزءًا من بعض عوامل النسخ ، وهي بروتينات تعرف تسلسلات الدنا أثناء عمليات النسخ والتكرار.
تساعد أيونات إصبع الزنك الزنك في الحفاظ على بنية الأصابع عن طريق الربط بطريقة منسقة مع أربعة أحماض أمينية في عامل النسخ. يقوم عامل النسخ بتوليف حلزون DNA ويستخدم أجزاء "الإصبع" المختلفة لربط التسلسل المستهدف بدقة.
في بلازما الدم ، يرتبط الزنك وينقل بواسطة الزلال (60 ٪ - أقل التقارب) والترحيل (10 ٪). هذا الأخير يحمل أيضا الحديد ، مما يقلل من امتصاص الزنك والعكس بالعكس. يحدث عداء مماثل أيضا بين الزنك والنحاس. يبقى تركيز الزنك في بلازما الدم ثابتًا نسبيًا بغض النظر عن تناوله عن طريق الفم - مع الطعام أو المكملات الغذائية - من الزنك. وتستخدم خلايا الغدد اللعابية وغدد البروستاتا والجهاز المناعي والخلايا المعوية إشارات الزنك للتواصل مع بعضها البعض.
في بعض الكائنات الدقيقة ، في الأمعاء والكبد ، يمكن تخزين الزنك داخل احتياطي الميتالوثيئين. خلية MT المعوية قادرة على تنظيم امتصاص الزنك الغذائي بنسبة 15-40 ٪. ومع ذلك ، يمكن أن يكون تناول كميات غير كافية أو مفرطة ضارًا ؛ في الواقع ، بسبب مبدأ العداء ، فإن الزنك الزائد يهدد امتصاص النحاس.
يحتوي ناقل الدوبامين البشري على موقع ربط ذو قوام عالٍ للزنك خارج الخلوي ، والذي بمجرد تثبيته ، يمنع امتصاص الدوبامين ويضخم تدفق الدوبامين الناجم عن الأمفيتامين - في المختبر. لا يحتوي ناقلو السيروتونين والنورإبينيفرين البشري على مواقع ربط الزنك.
قائمة المراجع
- مارتي وولفغانغ (2013). "الفصل 12. الزنك والأمراض البشرية". في Astrid Sigel هيلموت سيغل رولاند كو سيجل. العلاقات المتبادلة بين أيونات المعادن الأساسية والأمراض البشرية. الأيونات المعدنية في علوم الحياة. 13. سبرينغر. ص. 389-414.
- Prakash A، Bharti K، Majeed AB (April 2015). "الزنك: مؤشرات في اضطرابات الدماغ". Fundam Clin Pharmacol. 29 (2): 131-149.
- Cherasse Y، Urade Y (November 2017). "أعمال الزنك الغذائية كمغني النوم". المجلة الدولية للعلوم الجزيئية. 18 (11): 2334. الزنك هو ثاني أكثر المعادن النادرة في جسم الإنسان ، وهو ضروري للعديد من العمليات البيولوجية. ... المعدن التتبع هو عامل مساعد أساسي لأكثر من 300 إنزيم و 1000 من عوامل النسخ [16]. ... في الجهاز العصبي المركزي ، يعتبر الزنك ثاني أكثر المعادن النادرة وفرة في العديد من العمليات. بالإضافة إلى دورها في النشاط الأنزيمي ، فإنها تلعب أيضًا دورًا في تشوير الخلايا وتشكيل النشاط العصبي.
- براساد ع (2008). "الزنك في صحة الإنسان: تأثير الزنك على الخلايا المناعية". مول. المتوسط 14 (5-6): 353-7
- يتم استعراض دور الزنك في الكائنات الدقيقة بشكل خاص في: Sugarman B (1983). "الزنك والعدوى". استعراض الأمراض المعدية. 5 (1): 137-47.
- القطن 1999 ، ص. 625-629
- البرقوق ، لورا. رينك ، لوثار. Haase، Hajo (2010). "The Essential Toxin: Impact of Zinc on Human Health". Int J Environ Res Public Health. 7 (4): 1342-1365.
- براندت ، إريك جي. هيلجرين ، ميكو ؛ Brinck، Tore؛ بيرجمان ، توماس. إدهولم ، أولي (2009). "دراسة الديناميكا الجزيئية لارتباط الزنك بالسيستين في تقليد الببتيد لموقع الزنك الهيكلي لهيدروجين الكحول". فيز. علم. علم. فيز. 11 (6): 975-83
- رينك ، ل. غابرييل ب. (2000). "الزنك وجهاز المناعة". Proc Nutr Soc. 59 (4): 541-52.
- Wapnir، Raul A. (1990). بروتين التغذية والامتصاص المعدني. بوكا راتون ، فلوريدا: CRC Press.
- بردانير ، كارولين د. دواير ، جوانا تي. فيلدمان ، الين ب. (2007). دليل التغذية والأغذية. بوكا راتون ، فلوريدا: CRC Press.
- Bitanihirwe BK، Cunningham MG (November 2009). "الزنك: الحصان الداكن للدماغ". المشبك. 63 (11): 1029-1049.
- ناكوشيما Dyck RH (2009). "الزنك واللدونة القشرية". Brain Res Rev. 59 (2): 347-73
- Tyszka-Czochara M، Grzywacz A، Gdula-Argasińska J، Librowski T، Wiliński B، Opoka W (May 2014). "دور الزنك في مسببات الأمراض والعلاج من أمراض الجهاز العصبي المركزي (CNS)" الآثار المترتبة على توازن الزنك لوظيفة CNS المناسبة "(PDF). اكتا. بول. 71 (3): 369-377. المؤرشفة (PDF) من الإصدار الأصلي في 29 آب 2017.
- بميد 17119290
- NRC 2000، p. 443
- Stipanuk، Martha H. (2006). الجوانب البيوكيميائية والفيزيولوجية والجزيئية للتغذية البشرية. شركة دبليو بي ساوندرز. ص. 1043-1067.
- غرينوود 1997 ، ص. 1224-1225
- كوهن ، امنون. Limbach، Hans-Heinrich (2006). تأثيرات النظائر في الكيمياء والبيولوجيا. بوكا راتون ، فلوريدا: CRC Press. ص. 850.
- غرينوود ، 1997 ، ص. 1225
- قطن 1999 ، ص. 627
- جاد الله ، MAA (2000). "آثار حمض الإندول 3-الخليك والزنك على النمو ، والإمكانات التناضحية ، ومكونات الكربون والنيتروجين القابلة للذوبان في نباتات فول الصويا التي تنمو تحت عجز المياه". مجلة البيئات القاحلة. 44 (4): 451-467.
- زيليوتو ، سيلفيا أوجل ، أوليفيا ؛ يايلور ، كاثرين م. (2018). "Chapter 17. Targeting Zinc (II) Signaling to Cancet Cancer". في سيجل ، أستريد. سيجل ، هيلموت. Freisinger، Eva؛ Sigel، Roland KO Metal-Drugs: Development and Action of Anticancer Agents. 18. برلين: de Gruyter GmbH. ص. 507-529.
- قطن 1999 ، ص. 628
- ويتني ، إليانور نوس. رولفز ، شارون راضي (2005). فهم التغذية (الطبعة العاشرة). طومسون التعلم. ص. 447-450
- NRC 2000، p. 447
- هيرشفينكل ، ميشال سيلفرمان ، وليام ف. سيكلر ، إسرائيل (2007). "مستقبلات استشعار الزنك ، وصلة بين الزنك وخلية التشوير". الطب الجزيئي. 13 (7-8): 331-6.
- قطن 1999 ، ص. 629
- بليك ، ستيف (2007). فيتامينات ومعادن غامضة. ماكجرو هيل بروفيشنال. ص. 242.
- Fosmire، GJ (1990). "سمية الزنك". المجلة الأمريكية للتغذية السريرية. 51 (2): 225-7.
- كراوسه ي (أبريل 2008). "SPECT and PET of the dopamine transporter in attention-deficit / hyperactivity disorder". خبير مراجعة Neurother. 8 (4): 611-625.
- Sulzer D (February 2011). "كيف تعرقل المخدرات الإدمانية neurotransmission" قبل الدوبامين. الخلايا العصبية. 69 (4): 628-649.
- Scholze P، Nørregaard L، Singer EA، Freissmuth M، Gether U، Sitte HH (June 2002). "دور أيونات الزنك في النقل العكسي بوساطة ناقلات أحادية الأمين". جيه. بيول. علم. 277 (24): 21505-21513. يحتوي ناقل الدوبامين البشري (hDAT) على موقع ربط Zn2 + ذاتي الالتحام عالي المستوى مع ثلاثة مخلفات منسقة على وجهه خارج الخلية (His193، His375، و Glu396). ... وهكذا ، عندما يكون Zn2 + مشتركًا مع الغلوتامات ، فإنه قد يزيد من تدفق الدوبامين.
