Wśród metali, których jony wchodzą w skład związków organicznych, ważne miejsce zajmuje cynk. Biochemicy zaliczyli go do grupy pierwiastków śladowych, których zawartość w komórce nie przekracza 0,0001%. Kationy cynku można znaleźć zarówno w organizmach zwierzęcych, jak i roślinnych, gdzie wchodzi w skład substancji biologicznie czynnych, takich jak hormony i enzymy, nukleotydy, lipidy i estry. Rola cynku w organizmie człowieka jest różnorodna: jest niezbędny do prawidłowego metabolizmu, prawidłowego przebiegu procesów immunologicznych oraz realizacji funkcji rozrodczych. W tym artykule przyjrzymy się bliżej właściwościom związków zawierających pierwiastek śladowy cynk, a także podamy przykłady ilustrujące jego znaczenie w utrzymaniu homeostazy organizmu człowieka.
Atom cynku jako środek kompleksujący
Większość enzymów biorących udział w reakcjachmetabolizm komórkowy, są złożonymi substancjami i zawierają jony żelaza, magnezu, miedzi, cynku. W biochemii nazywane są związkami metaloorganicznymi. Rola cynku w organizmie człowieka polega na tym, że jako jon centralny wchodzi w skład cząsteczek hormonów, enzymów i innych substancji biologicznie czynnych, takich jak insulina, dehydrogenaza mleczanowa, białko krwi o działaniu antyproteazowym. Rozważ dalej ich właściwości.
Regulacja glikolizy
Jednym z etapów metabolizmu energetycznego w komórce jest glikoliza - beztlenowy rozkład glukozy - głównej substancji energetycznej komórki. Odbywa się w obecności enzymu dehydrogenazy mleczanowej i prowadzi do przemiany węglowodanów w kwas mlekowy. Nadmierna zawartość mleczanu zatruwa cytoplazmę komórki, w celu rozbicia tej substancji do nieszkodliwego kwasu pirogronowego w cytozolu syntetyzowany jest enzym zawierający cynk. Jego działanie prowadzi do neutralizacji kwasu mlekowego w komórkach mięśnia sercowego, nefronach i miocytach, uwalniając cytoplazmę z toksyny, co potwierdza ważną rolę cynku w organizmie człowieka. Zawartość dehydrogenazy mleczanowej we krwi jest wykorzystywana w diagnostyce chorób, którym towarzyszy patologiczny wzrost metabolizmu, w szczególności rozpadu glukozy, takich jak nowotwory wątroby, żołądka, płuc, stany zapalne nerek oraz zmiany zwyrodnieniowe w mięśnie.
Rola cynku w rozwoju układu odpornościowego
Węzły chłonne, grasica, czerwony szpik kostny, podniebieniemigdałki wytwarzają komórki, które mają wyraźny efekt ochronny przed bakteriami, wirusami, obcymi białkami i toksynami. Poziom rozwoju układu odpornościowego ma decydujący wpływ na stan zdrowia człowieka i w dużej mierze zależy od terminowego tworzenia elementów ochronnych: przeciwciał, interferonów, fagocytów, limfocytów, makrofagów. Jak ustaliły badania biochemiczne, wszystkie powyższe substancje i komórki, które zwalczają infekcję, powstają przy bezpośrednim udziale mikroelementu. Ważną rolą cynku w ludzkim organizmie jest udział w tworzeniu limfocytów T i komórek zabójczych. Niosą one główny ładunek w neutralizacji patogennych bakterii i wirusów wywołujących tak poważne choroby jak gruźlica, zapalenie płuc, zespół niedoboru odporności itp. Ponadto jony cynku aktywują geny komórkowe odpowiedzialne za szybką reakcję na czynniki stresowe środowiska i zwiększenie odporności organizmu na ich. Również hormony grasicy - tymozyna, tymopoetyna i tymulina - stają się aktywne w obecności złożonych cząsteczek cynku, co wzmacnia procesy odpornościowe.
Mechanizm wpływu mikroelementów na infekcje wirusowe
Aby poszerzyć nasze zrozumienie roli, jaką cynk odgrywa w ludzkim organizmie, rozważ jego funkcje w blokowaniu replikacji kwasów nukleinowych i syntezie cząsteczek białek wirusa. Wyniki badań mikrobiologicznych potwierdziły fakt ukierunkowanego działania przeciwwirusowegojony cynku na patogeny, takie jak opryszczka, zapalenie mózgu, grypa. W szczególności mikroelement sprzyja uwalnianiu do krwi różnego rodzaju interferonów, co pomaga zatrzymać szybkie namnażanie się cząsteczek wirusa we wczesnych stadiach choroby. Dotyczy to zwłaszcza procesów translacji białek patogenów, które są blokowane. Tak więc biologiczna rola cynku w ludzkim ciele polega na jego wyraźnym działaniu przeciwwirusowym, które zapewnia komórkom odporność na czynniki chorobotwórcze.
Jak cynk reguluje funkcje rozrodcze człowieka?
Zdolność do reprodukcji i prokreacji jest najważniejszą właściwością wszystkich rodzajów żywych organizmów. Dla kobiecego organizmu cynk jest niezbędny w czasie ciąży, a jego niedobór objawia się objawami zespołu napięcia przedmiesiączkowego: migrenami, obrzękami i bolesnymi skurczami. Pierwiastek śladowy ma największe znaczenie dla prawidłowego rozwoju męskiego układu rozrodczego i płodności gamet – plemników. Męski typ budowy ciała, normalne funkcjonowanie gruczołów płciowych - jąder i prostaty, żywotność plemników - to rola cynku w organizmie mężczyzny. Cynk w formie środka kompleksującego wchodzi w skład najważniejszego hormonu płciowego – testosteronu, który odpowiada za cały proces spermatogenezy, właściwości rozrodcze oraz męskie libido.
Wzrost organizmu i jego zależność od organicznych związków cynku
Wiadomo, że przedni przysadka mózgowa wytwarza hormon somatotropinę, z któregozależą fizjologiczne procesy wzrostu tkanki kostnej. Wraz z hormonem wzrostu w podwzgórzu dochodzi do syntezy cząsteczek insulinopodobnych, które są polipeptydami i są nazywane somatomedynami. Zawierają atomy cynku i wraz z somatotropiną przedostają się do krwiobiegu, wpływając na procesy osteogenezy. Nadmiar czynników wzrostu prowadzi do takich chorób jak gigantyzm i akromegalia (nieproporcjonalnie długie kończyny), a brak hormonów powoduje karłowatość. Wszystkie powyższe fakty potwierdzają decydującą rolę cynku w organizmie dziecka, którego procesy wzrostu są sterowane przez hormony zawierające cynk.
Funkcje enzymu anhydrazy węglanowej
W procesach katabolizmu w komórkach i płynie międzykomórkowym gromadzi się nadmierna ilość produktów rozpadu: aldehydu octowego, estrów, dwutlenku węgla. Aby uniknąć zatrucia, anhydraza węglanowa należy do grupy enzymów organizmu. Zawiera złożony jon cynku i wzmacnia reakcję oddziaływania szkodliwych substancji z wodą. W wyniku nawodnienia toksyny są neutralizowane do związków nieszkodliwych dla komórki, takich jak kwas węglowy. Enzym, wraz z hemoglobiną, wchodzi w skład erytrocytów wszystkich ssaków, nie tylko ludzi. Anhydraza węglanowa, która zawiera cynk i znajduje się w czerwonych krwinkach, aktywuje rozkład toksycznych kwaśnych soli węglanowych, które gromadzą się we krwi w wyniku wewnętrznego oddychania, do wody i dwutlenku węgla. Fakt ten świadczy o niezwykle ważnej roli cynku w życiu organizmów żywych.
Enzym zawierający cynk - insulina
Trzustka jest jednym z głównych narządów układu pokarmowego, wytwarza cały arsenał niezbędnych enzymów i hormonów, z których jednym jest insulina. Zawiera dwa łańcuchy białkowe zdolne do wiązania się z jonami cynku. W tym stanie insulina oddziałuje na glukozę w osoczu krwi. Zmniejsza jego nadmiar, który pojawia się po spożyciu węglowodanów zawartych w pieczywie, ziemniakach, wyrobach cukierniczych. Hormon jest wytwarzany przez wysepki Langerhansa trzustki i jeśli nie jest wystarczająco wydzielany, choruje na cukrzycę. Ważna rola cynku w organizmie człowieka polega na tym, że zawierająca go insulina wpływa również na metabolizm białek i lipidów, prowadząc do odkładania się tłuszczu w sieci i podskórnej tkance tłuszczowej.
Jakie jest niebezpieczeństwo niedoboru cynku dla zdrowia ludzkiego?
Wcześniej ustaliliśmy fakt obecności mikroelementu w postaci centralnego atomu złożonych związków organicznych, obecnych w cząsteczkach różnych enzymów. Szczególne miejsce wśród nich zajmują substancje biologicznie czynne – karboksypeptydazy zawierające jony cynku. Enzymy wchodzą w skład soku trzustkowego i są niezbędne do prawidłowego trawienia pokarmu w dwunastnicy i jelicie cienkim. Biorą również udział w syntezie najważniejszych hormonów kontrolujących metabolizm: wazopresyny, oksytocyny, insuliny. Wpływ karboksypeptydaz zawierających cynk na mechanizmy krzepnięcia krwi, naprawytkanki, funkcje rozrodcze. Oczywistym jest, że niedobór cynku wpływa na stan zdrowia i objawia się następującymi objawami: gwałtowny spadek odporności, skłonność do depresji, zaburzenia pracy układu pokarmowego, anomalie w rozwoju funkcji rozrodczych. Wszystko to może prowadzić do nieodwracalnych zmian w ludzkim ciele.
Znaczenie prawidłowego odżywiania w profilaktyce niedoboru cynku
Charakterystyczną cechą pierwiastka śladowego jest to, że jest powoli wchłaniany przez narządy trawienne z produktów pochodzenia roślinnego i zwierzęcego: wołowiny, mleka, orzeszków ziemnych, dyni i nasion sezamu. Zmniejsza wchłanianie cynku przez kosmki nabłonka jelita cienkiego, nadmiar zawartości w treści pokarmowej włókna gruboziarnistego, kwasu foliowego i miedzi, jonów wapnia i kadmu, które są antagonistami cynku. Dzienne zapotrzebowanie na mikroelement dla dzieci wynosi od 3 do 7 mg, dla kobiet - 8 mg, dla mężczyzn - 11 mg. W skrócie rolę cynku w organizmie człowieka można scharakteryzować następująco: znajdujący się w trzustce, gonadach, wątrobie, limfocytach i mięśniach mikroelement jest niezbędny do prawidłowego przebiegu reakcji metabolicznych, funkcjonowania przewodu pokarmowego, hormonalnego i rozrodczego systemy osoby.
