矿物质生理功能.ppt

1 生物和人类都是地球演化到一定阶段的产物 人体组织几乎含有自然界存在的各种元素 存在于人体的各种元素中 除碳 氢 氧 氮构成机体有机物质和水分 约占全重的95 左右 外 其余各种元素无论存在的形式如何 含量多少 都称为矿物质 目前认为有20余种矿物质是构成人体组织 保持正常生理功能所必需的 2 一 概念和分类 根据在体内的含量和人体每日对它们的需要量不同分为 常量元素和微量元素 3 二 生理功能 矿物质与其它营养素不同 不能在体内合成 也不能在代谢中消失 必须通过膳食补充 1 构成人体组织的重要成分 如骨骼和牙齿等硬组织 大部分是由钙 磷 镁组成 而软组织含钾较多 2 在细胞内外液中与蛋白质一起调节细胞膜的通透性 控制水分 维持正常的渗透压和酸碱平衡 酸性元素氯 硫 磷 碱性钠 钾 镁 维持神经肌肉的兴奋性 3 构成酶的成分或激活酶的活性 4 一 常量元素占人体总重量万分之一以上 或日需要量100mg以上的元素 包括钙 镁 钾 钠 硫 磷 氯 5 钙成人体内的钙总量约为1200g 为体重的2 主要以羟磷灰石的结晶 3Ca3 PO4 2 Ca OH 2 形式存在于骨骼与牙齿中 混溶钙池与骨骼钙间呈现动态平衡 6 生理功能 1 构成机体骨骼和牙齿2 维持神经肌肉兴奋性 钙离子参与骨骼肌 心肌的收缩 平滑肌及非肌肉细胞活动兴奋性的维持 当钙离子浓度低于45 55mg L时 神经肌肉兴奋性增强 可引起手足抽搐 而浓度过高时 则可损害肌肉收缩功能 引起心脏和呼吸衰竭 3 其它功能 酶的激活 参与血凝过程等 7 钙的吸收作用 依赖于机体对钙的需要 食物的种类和钙的摄入量 影响钙吸收利用的膳食因素 促进 维生素D 某些氨基酸 赖氨酸 色氨酸 乳糖 酸性物质 钙磷比抑制 植酸 草酸和膳食纤维 8 供给量和食物来源 11 18岁DRIs1000mgUL2000mg成人DRIs 800mgUL2000mg奶和奶制品是钙的主要来源 含量和吸收率均高 P65 在饮用牛奶的同时 不仅得到了充足的钙 还提供了其它营养素 有饮奶习惯的人群比不饮奶的人群可多获得35 的VA 38 的叶酸 56 的VB2 22 的镁和24 的钾 9 膳食调查表明我国不同年龄人群日钙摄入量普遍低于推荐的日供给量 RDA 其中成年人每日平均钙摄入量约为400毫克 而农村居民钙摄入量仅为350毫克 妇女更低一些 总的来看成人钙摄入量不及RDA的一半 儿童随地区 具体条件的不同 日钙摄入量约为RDA的19 63 全国幼托机构中儿童钙摄入量平均为RDA的42 3 中学生约为RDA的50 重庆7 15岁中小学生钙摄食不足的概率为57 1 79 7 我国不同年龄人群日钙摄入量所占RDA的比重 除以乳类为主食的婴儿外 钙缺乏在我国儿童中是个普遍而常见的有损于健康问题 10 膳食钙 至少有两个主要困素制约中国人膳食中钙的含量 在传统膳食基础上 我国人民食物结构中含钙量丰富的食物并不多 因此 每日摄食的总钙量偏低 不可能满足维护健康的需要 另一方面 妨碍钙吸收的植酸盐 草酸盐 磷酸盐及植物纤维等却很高 使钙的吸收率降低 在以谷类为主要热能来源的情况下 食物中磷含量比钙高出很多 例如不同地区不同品种大米中的磷约比钙高6 18倍 小麦 标准 富强 面粉 磷约比钙高4 6倍 很难达到有利于机体吸收和利用的1 2且甚至1 1的钙磷比例 11 缺乏症 一 儿童缺钙时常伴随蛋白质和维生素D缺乏 可引起生长迟缓 新骨结构异常 骨钙化不良 骨骼变形 发生佝偻病 该病多见于2岁以下婴幼儿 特别是早产儿和孪生儿 故应注意对孕妇 乳母以及婴幼儿补充足量的钙与维生素D 并要求钙 磷比例适宜 婴儿钙 磷以 1 6 1 8 1为宜 12 缺乏症 二 成年人膳食缺钙时 骨骼逐渐脱钙 可发生骨质软化 特别是随年龄增加而钙质丢失现象普遍存在 女性40岁以后 男性60岁以后都会发生妇女绝经以后 由于雌激素分泌减少 骨质丢失速度加快 骨密度降低到一定程度时就不能保持骨骼结构的完整 甚至压缩变形 以及在很小外力下即可发生骨折 13 老年人骨密度的高低主要由两个因素决定 一是骨成熟期所达到的峰值骨密度 二是达到峰值后骨质丢失的速度 研究表明 平时膳食钙摄入量高的妇女 其峰值骨密度较高 对绝经后妇女 进行补钙加雌激素治疗 可减少骨质丢失 需要注意的是 持续的骨丢失必然为骨质疏松症 补救措施只能减缓骨丢失而不能达到骨质的复原 因此根本的问题是预防 特别要注意对青春发育期到40岁前后的妇女 即形成骨密度高峰期的妇女 摄入足够的钙 14 缺乏症 三 此外 有关成人钙与一些疾病关系的调查提示 血钙与血压有相关关系 补钙试验可使血压降低 摄入充足的钙可减少肠粘膜增生从而降低结肠癌的危险性 低钙可影响男性精子质量 但这些目前还不足以作为估计需要量的依据 尚需进一步的研究和探索 15 钙过量的危害随着强化钙的食品越来越普遍 钙补充剂越来越多 钙过量的危害也越来越需要重视和强调 下面是三个方面的基本危害 增加肾结石的危险性 资料表明 随着营养改善 钙摄入增多 尿钙增加 高尿钙是肾结石的一个危险因素 过量钙摄入只是肾结石发病中的一个因素 对此还有争议 认为钙在肾结石发病中只起很小的作用 一般认为中等剂量的膳食钙摄入 850mg d 与肾结石形成危险性的降低有关 16 钙和其他矿物质的相互干扰作用 钙和其他一些矿物质之间存在着不良的相互作用 高钙膳食能够影响一些必需元素的生物利用率 可明显抑制铁吸收 高钙膳食可降低锌的生物利用率 高钙膳食对镁代谢有潜在副作用 17 镁 钙的战友 镁在1934年证实是人体必需的常量元素 镁与钙一起作用 共同维护骨质密度与神经和肌肉的活动 18 一 生理功能 1 参与骨骼和牙齿构成 镁是与钙 磷一起构成骨骼和牙齿的成分 镁与钙既有协同作用又有拮抗作用 当钙摄入不足时 适量的镁代替钙 但当镁摄入量过多时 反而会阻止骨骼的正常钙化作用 19 2 维持体液酸碱平衡和神经肌肉兴奋性 镁是细胞内液的主要阳离子之一 与钙 钾 钠一起和相应的负离子协同维持体内酸碱平衡和神经 肌肉的应激性 镁与钙相互制约 保持神经肌肉兴奋与抑制的平衡 若血清镁浓度降低到镁 钙失去平衡 则会出现神经肌肉兴奋性增强 易激动 心律不齐 幼儿会发生癫痫 惊厥等 20 3 保护心血管 镁是心血管系统的保护因子 镁作用于周围血管系统会引起血管扩张 剂量大时会引起血压下降 软水地区居民心血管发病率要比硬水地区居民心血管发病率高 这与硬水中含镁量高有关 21 食物来源 镁广泛存在于各种食物中 叶绿素是镁卟啉的螫合物 所以绿叶蔬菜富含镁 食物中诸如糙粮 坚果也含有丰富的镁 而肉类食物及牛奶中的镁含量属中等 约45 的膳食镁来自蔬菜 水果 谷物和坚果 约29 来自奶 肉 蛋 精制食品的镁含量一般是很低的 随着精制的和加工食品消耗量的增加 膳食镁的摄入量呈减少趋势 P67 22 磷 在自然界分布广泛 约占人体重的1 成人体内约含有400 800g的磷 体内磷的85 7 集中于骨和牙齿 其余分布于全身各组织及体液中 23 生理功能 一 构成骨骼和牙齿 二 磷酸组成生命的重要物质1 核酸2 磷脂3 细胞内重要的第二信使环核甘酸 三 参与代谢过程 如ATP中的高能磷酸键 四 参与酸碱平衡的调节 24 过量危害 主要是对钙吸收的干扰 在高磷摄入时 由于在食糜中与钙形成复合物并降低其吸收 从而干扰钙的吸收 但在试验中发现 磷对钙吸收的干扰主要发生在低钙摄入时 400mg d 这时若磷的摄入远多于钙时会影响钙的吸收 但如果钙的摄入量是适宜的 在钙 磷摄入比值下降至0 375 1以致0 08 1时都不会影响钙的吸收 25 食物来源 磷在食物中分布很广 无论动物性食物或植物性食物都含有丰富的磷 磷与蛋白质是并存的 26 微量元素占人体总重量万分之一以下 或日需要量100mg以下的元素 根据生物学的作用将微量元素分为三类 1 人体必需微量元素 铁 锌 碘 硒 铜 钼 铬 钴2 人体可能必需的微量元素锰 硅 硼 钒 镍3 具有潜在的毒性 但在低剂量时可能具有人体必需功能的微量元素 氟 铅 镉 汞 砷 铝 锡 27 特性 有高度生物活性维持正常生命活动不提供能量 28 一 铁尽管铁是地球上最丰富的元素之一 但因为食物中最常见的铁形式是不溶性的 且在小肠内吸收很差 故铁缺乏仍是一个世界范围的营养问题 一 分布 吸收及代谢 吸收 胃肠道 主要小肠上部 十二指肠 29 食物中的铁有两种存在形式 血红素铁 是血红蛋白及肌红蛋白中的铁 吸收率 23 非血红素铁 主要以Fe OH 3的形式存在于食物中 此类铁必须先溶解 与有机部分分离 还原为亚铁离子后 才能被吸收 吸收率 3 8 30 二 铁吸收影响因素 促进铁吸收 抗坏血酸 动物蛋白质等抑制铁吸收 植酸 草酸 鞣酸高磷低钙膳食血红素铁以卟啉铁的形式直接被肠粘膜上皮细胞吸收 不受影响 31 三 生理功能及缺乏症 1 合成血红蛋白 肌红蛋白的原料铁是制造血红蛋白的重要原料 血红蛋白是红细胞内的主要功能物资 担负氧的运输和代谢 血红蛋白含铁占全身总量的75 以上 婴幼儿 青少年 育龄妇女 尤其是孕妇 乳母和一些老年人是缺铁性贫血的好发人群 32 2 含铁酶的功能下降铁缺乏使重要的含铁酶如细胞色素类 过氧化物酶 过氧化氢酶等酶功能下降 这些酶在物质和能量代谢中起重要作用 3 机体抗感染能力降低临床研究表明 铁缺乏的婴幼儿腹泻 呼吸道感染患病率高 补铁后下降 33 铁缺乏对健康的效应 组织铁缺乏 严重贫血 工作能力儿童发育 儿童死亡率母亲死亡率 34 国家公众营养改善项目 酱油铁强化行动 为何不选主食 谷物加工分散为何选EDTA钠铁 不影响食品的口感 与铁结合力高 促进内源性铁的吸收 不受铁制剂的影响 加工储存过程中性质稳定 为何选酱油 大约70 的中国人食用酱油 92年人均消费12 6g 酱油生产逐渐集中化 35 EDTA钠铁强化酱油中铁的吸收率 用稳定同位素进行吸收试验试验对象 10位青年女性EDTA钠铁和硫酸亚铁的铁吸收率分别是10 47 和4 74 36 强化酱油对贫血儿童的治疗效果 河南省南阳市3所学校的304名14 17贫血儿童食用强化酱油3个月 37 食用前后血红蛋白变化 组别人数试验前1个月2个月3个月对照81116 9117 9118 6118 5低铁82115 4117 2128 4135 7高铁77116 1124 0131 6140 0 38 EDTA钠铁强化酱油的大人群贫血防治干预试验 贵州省毕节市10 000名各年龄组人群 分为两组 干预组给强化酱油 26 7mg 100ml 对照组给非强化酱油 每人每天15ml2000年9月开始 为期一年半 结果发现 实验组男性和女性的贫血率与对照组相比 均有明显下降 儿童生长发育得到改善 39 铁过量对人体的危害 铁是人体的必需微量元素 人体有很强的控制铁吸收 维持铁平衡的能力 所以铁过量或中毒的情况并不多见 40 四 供给量及食物来源每日铁的供给量与诸多因素有关 铁的更新与丢失 生长发育所需的铁 不同生理条件下额外补偿的铁 41 以膳食中铁的平均吸收率为10 再根据以上因素制订日供给量 铁的日推荐量为15 20mg 42 五 铁含量丰富的食物有 动物肝脏 全血 瘦肉 黑木耳 红糖 蛋黄 菌藻类 花生 核桃 P70 奶和乳制品不是铁的良好来源 43 二 碘 一 生理功能 合成甲状腺激素的主要原料 促进生物氧化过程 三羧酸循环 调节蛋白质合成和分解 促进糖和脂肪代谢 促进生长发育 44 碘缺乏症 地方性甲状腺肿 青春期 妊娠期和哺乳期最易发生 呆小病 又称克汀病生长发育受阻 智力低下 身材矮小 以致痴呆 聋哑 粘液性水肿 成人出现类似的甲状腺病 长期摄入过量碘亦可造成甲状腺肿 45 二 碘推荐摄入量 RNI 18岁 150ug孕妇 乳母 200ug食物来源 含碘丰富的食物有海产品 如 海带 紫菜 蛤干 淡菜 海参 海蜇 龙虾等 其中海带含碘量最高 我国用碘盐补碘的方法来防治碘缺乏合格碘盐的碘浓度不低于20mg kg 46 三 锌 一 分布 主要存在于肌肉 骨骼 皮肤 头发 视网膜 前列腺 精子等组织器官 47 二 影响膳食中锌吸收的因素 抑制因素 植酸 半纤维素 木质素 亚铁 铜 钙 镉 促进因素 VD3 蛋白质 柠檬酸盐 乳糖等 48 三 生理功能及缺乏症是许多金属酶的结构成分或激活剂蛋白质 核酸的合成和代谢 DNA聚合酶的组成成分 生殖器官的发育和功能维护正常的味觉 视觉 听觉 嗅觉功能和皮肤的健康 49 促进生长发育 维持正常的生殖功能 当孕妇缺锌 胎儿核酸和蛋白质合成降低而导致胎儿发育不良 体重减轻 畸形率增高 尤以神经管缺陷 性器官发育异常居多 易引起胎儿宫内发育迟缓 智力低下等不良情况 而且锌缺乏与胎儿的生长延迟 神经系统发育缓慢 免疫功能下降也有密切关系 50 锌含量的高低与学习 记忆呈明显的正相关 锌主要结合在脑细胞膜上 在调节神经元的 氨基丁酸 中枢神经递质 浓度中发挥关键作用 特别是人脑海马区锌浓度较高 而海马是学习记忆的重要核团 因此 缺锌后影响海马区的正常代谢从而影响学习记忆 妊娠期妇女缺锌会使子女的学习和记忆能力下降 缺锌发生越早 对学习记忆能力的危害就越大 且造成大脑海马区发育不良 成人缺锌促进神经细胞退化 甚至引起损伤 51 锌影响性腺发育 人体缺锌可使脑垂体释放促性腺激素减少 导致性成熟延迟 性腺萎缩与纤维化 性腺功能减退 第二性征发育不全等不育症 锌对人的生精细胞的发育 生殖功能的调节亦具有重要的作用 故锌有 生命之花 生命之本 的美名 52 四 缺锌的临床表现 食欲减退 生长发育停滞 性发育迟缓 味 嗅觉下降 伤口愈合不良等 孕妇缺锌 胎儿可发生中枢神经系统先天性畸形 53 伊朗村病伊朗村病 性腺发育不良性侏儒 的主要病因就是锌缺乏 是由Prasad在伊朗Shiraz地区首次发现而得名 该病的主要特点是生长发育迟缓 身材矮小 智力低下 临床表现为生殖器官和第二性征发育迟滞 肝脾肿大 严重贫血 精神呆滞并有明显的异嗜癖 体液中含锌量很低 补充锌后3个月内症状明显改善 54 五 锌中毒 在锌正常摄入量和产生有害作用剂量之间有一个相对较宽的范围 加之人体有效的体内平衡机制 所以一般情况下人体不易发生锌中毒 成人一次性摄入2g以上的锌会发生锌中毒 主要特征之一是锌对胃肠道的直接刺激作用导致恶心 呕吐 上腹疼痛 腹泻 55 食物来源 极好来源 贝壳类海产品 红色肉类 动物内脏类良好来源 干酪 虾 燕麦 花生酱 花生等 干果类 谷类胚芽和麦麸也富含锌微量来源 普通饮料 动物脂肪 植物油 水果 蔬菜 奶糖和白面包等 P73 56 四 铜 一 分布 以肝 脑 肾及心含量最高 铜主要以金属 蛋白质复合物的形式贮存于肝脏 吸收 胃和小肠上部 57 二 功能及缺乏症1 维持正常的造血功能 参与铁的代谢 缺铜时 导致低血色素小细胞性贫血 2 缺铜时影响胶原的正常结构 导致骨骼生成障碍 骨质疏松 心血管 皮肤受损等 3 维护中枢神经的健康 铜在神经系统中起着多种作用 神经髓鞘磷脂合成需有含铜的细胞色素氧化酶作用 4 保护毛发正常的色素和结构 缺乏时可能出现毛发脱色或卷毛 58 铜过量 铜过量的副作用主要是对肝脏的损害 用铜管作血液透析的病人以及果园工人用铜化合物作为杀虫剂容易发生慢性中毒 经口摄入而引起慢性中毒尚未确定 长期食用大量牡蛎 肝 蘑菇 坚果等含铜高的食品 每天铜摄入量为正常10倍以上未见慢性中毒 59 三 供给量与食物来源成人AI值 2mg d UL 8mg d含铜丰富的食物 肝 牡蛎 龙虾 坚果 种子 黄豆粉 麦麸和小麦胚芽等 60 五 硒1 体内分布肾中浓度最高 肝脏次之2 生理功能1 参与酶的组成硒是哺乳动物体内重要酶的组成部分 目前已从哺乳动物体内发现了4种含硒酶 其中GSH PX有清除过氧化物自由基和保护红血球的作用 在缺硒的情况下其活性下降 61 2 调节机体免疫功能硒具有免疫调节功能 对非特异性免疫 体液免疫和细胞免疫有直接影响 硒能促进干扰素的产生 增加其活性 增强人NK细胞的活性 硒还能增加免疫球蛋白的分泌 增加白细胞吞噬和杀菌能力以及脾脏粘附细胞的抗原递呈能力 因而对免疫系统起着