概述
鋅(zinc)是人體必需微量元素之一[參考資料] 中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會.WS/T 476—2015 營養名詞術語[Z].2015-12-29.。鋅金屬酶的組成成分[參考資料] 中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會.WS/T 476—2015 營養名詞術語[Z].2015-12-29.。嚴重缺鋅可引起皮膚損害和免疫功能損傷,或發生腸病性肢端皮炎(acrodermatitis enteropathica)[參考資料] 中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會.WS/T 476—2015 營養名詞術語[Z].2015-12-29.。
鋅是一種化學元素,它的化學符號是Zn,它的原子序數是30,是一種淺灰色的過渡金屬。
鋅(Zinc)是第四"常見"的金屬,僅次於鐵、鋁及銅,不過地殼含量最豐富的元素前幾名分別是氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂。外觀呈現銀白色,在現代的工業之中,對於電池的製造上有不可抹滅的地位,爲一相當重要的金屬。
鋅的特性
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總體特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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名稱, 符號, 序號 | 鋅、Zn、30 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
系列 | 過渡金屬 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
族, 週期, 元素分區 | 12族, 4, d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
密度、硬度 | 7140 kg/m3、2.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
顏色和外表 | 帶藍的淺灰色 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
地殼含量 | 無數據 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
原子屬性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
原子量 | 65.409 原子量單位 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
原子半徑(計算值) | 135(142)pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
共價半徑 | 131 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
範德華半徑 | 139 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
價電子排布 | [氬]3d104s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
電子在每能級的排布 | 2,8,18,2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
氧化價(氧化物) | 2(兩性的) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
晶體結構 | 六方密排晶格 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
物理屬性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
物質狀態 | 固態 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
熔點 | 692.68 K(419.53 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
沸點 | 1180 K(907 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
摩爾體積 | 9.16×10-6m3/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
汽化熱 | 115.3 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
熔化熱 | 7.322 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
蒸氣壓 | 192.2 帕(692.73K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
聲速 | 3700 m/s(293.15K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
其他性質 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
電負性 | 1.65(鮑林標度) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
比熱 | 390 J/(kg·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
電導率 | 16.6×106/(米歐姆) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
熱導率 | 116 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第一電離能 | 906.4 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第二電離能 | 1733.3 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第三電離能 | 3833 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第四電離能 | 5731 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
最穩定的同位素 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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在沒有特別註明的情況下使用的是 國際標準基準單位單位和標準氣溫和氣壓 |
對人體的影響
人體含量和分佈
人體含鋅的總量約佔體重的0.003%,相當於成人體內約有2公克鋅。90%的鋅都存在肌肉與骨骼中,其餘10%在血中扮演舉足輕重的角色。
建議攝取量與食物來源
含鋅豐富的食物包括肉類、肝、海鮮、啤酒、南瓜子、栗子、蛋、乳品、芝麻、芥末等。
鋅的參考攝取量 (DRI)
年齡性別 | 美國(mg/day )[參考資料] Institute of Medicine (2001) . "Dietary Reference Intakes for Vitamin A, Vitamin K, Arsenic, Boron, Chrominum, Copper, Iodine, Iron, Manganese, Molybdenum, Nickel, Silicon, Vanadium, and Zinc". 442-501. National Academy Press, ISBN 0-309-07279-4 | 臺灣(mg/day )[參考資料] 行政院衛生署(2003). "國人膳食營養素參考攝取量及其說明". 修訂第六版,pp. 448-455。臺灣行政院衛生署,ISBN 957-01-4677-X | |
0-6個月 | 2 | 5 | |
7-12個月 | 3 | 5 | |
1-3歲 | 3 | 10 | |
4-8歲 | 5 | 10 | |
9-13歲 | 8 | 10 | |
14-18歲 | 男11女9 | 男15女12 | |
19-50歲 | 男11女8 | 男15女12 | |
51歲以上 | 男11女8 | 男15女12 | |
孕婦14-18歲 | 12 | 15 | |
孕婦19-50歲 | 11 | 15 | |
乳婦14-18歲 | 13 | 15 | |
乳婦19-50歲 | 12 | 15 |
生理功能 維持免疫功能:人體鋅不足會出現淋巴球數量低落、血中免疫球蛋白降低、自然殺手功能減弱、皮膚免疫測試反應降低等狀況,臨牀的結果就是肺炎、念珠球菌感染,甚至傷風感冒。 生長與發育:促進生長、性器官的發育、傷口癒合,參與皮膚、毛髮、指甲,以及口腔黏膜等多處位置的修補作用。 調結基因表現:許多蛋白質轉錄因子(tranion factors的分子中含有鋅指結構( zinc fingers),負責與DNA結合,而改變基因的表現功能,是很重要的調控機制。 酵素組成分:已知的含鋅酵素超過300多種,鋅位於催化中心,或穩定酶蛋白質的立體結構,失去鋅會使酵素失去活性。 維持味覺功能與促進食慾。 促進胰島素分泌
吸收與排泄
鋅的最佳吸收部位是十二指腸。基本排泄途徑是經消化道由糞便排出。腎臟具有調節功能,會將鋅離子進行再吸收。
鋅的吸收通道
hZTL1/ZnT5的結構、活性
SLC30A5可分成兩個部分,較低分子量的hZTL1,以及重量較大的ZnT5。(ZnT-like transporter 1)
hZTL1在人體組織中較爲含量較多,轉譯出的蛋白質有523個氨基酸,和老鼠的ZnT1有34%是相同的。 以拓樸學來預測其結構,在其序列上的N端到C端有十二個跨膜結構區。在C端的myc轉譯出的蛋白質可標定在極化的Caco-2(結腸上皮細胞)上,會回到原先的皮膜表層。
利用Xenopus laevis的卵母細胞進行表現實驗時,hZTL1會調節Zn的吸收,而hZTL1調控對Zn的吸收在pH 5.5不如pH 7.6.時來得好。
早期的資料顯示DMT1在Zn吸收中扮演重要的腳色,可是這些資訊已在將Caco-2上的DMT1消去之後,卻不影響Zn吸收的實驗中得到充分的反例,Zn不會跟Fe競爭DMT1,並且其活性與細胞膜電位無關。
人類小腸細胞中ZTL1的位置證實
在腸細胞Zn運輸蛋白的相似細胞中,可區分爲屬於兩大類別,SLC30跟SLC39,其中有兩種蛋白質hZTL1(h;human)和hZIP4在小腸細胞攝取Zn的過程中扮演相當重要的腳色。在ZTL1發現前,並沒有人在哺乳類細胞中看到有Zn通道的表現。
ZnT1透過免疫沉澱的方式在大鼠腸細胞邊側的細胞膜上發現,並在人類小腸細胞Caso-2中獲得證實。
ZIP1一開始被認爲是用來吸收小腸內Zn的transporter,K562 cell細胞膜定位的實驗推翻了這點,綠色螢光跟FLAG標定的hZIP1位在許多皮質細胞的內質網上,包括了Caco-2,更近一步透過在PC-3前列腺細胞操作hZIP1抗體可以更精確的證明這件事。
其他可能存在的Zinc transporter
關於其他Zn transporter,有一種ZNT1蛋白質在腸道扮演很重要的角色,研究顯示,ZNT1會攜帶從飲食中獲得的Zn離子在腸壁細胞吸收後攜帶進入肝門靜脈,但在SLC30蛋白質中沒有其他蛋白質被發現跟ZNT1一樣有完全相同的功能。
在人體的胰島ß細胞中,ZnT5和一個富含胰島素的分泌細粒結合,Zn對於將胰島素以晶體的方式儲存扮演重要的腳色。
ZNT6,ZNT7兩蛋白質雖然在腸道也能發現,但其兩在其他器官都有發現到他們的蹤跡,所以其功能和ZNT1並不相似。
在人體方面,hZIP1、hZIP2、hZIP4都有攜帶Zn離子的功能,但這些蛋白質也被發現在子宮和攝護腺中,所以其功能並不是完全清楚,另外ZIP6,ZIP8兩蛋白質功能不明,還有在老鼠內質網中發現的ZIP7也是一樣。
在胎盤中Zn的傳導
Zn在胎盤中的傳輸過程大致上和在腸中類似,由SLC30中的ZnT1,2,5來負責,至於ZnT6,7的功能則仍在實驗當中。 在免疫組織化學中,以人類和老鼠爲實驗對象,hZTL1/ZnT5被探測到在胎盤上層細胞中扮演着重要角色,負責傳送Zn給胎兒。而ZnT1則有着類似的功能,擁有負責傳輸營養物質給胎兒的功能,但作用機制仍未完全瞭解。在人體中, hZTP1均在腸和胎盤中表現出來,但是沒有任何證據顯示hZIP2的表現。
此外,ZTP4雖然都有在人類和老鼠的腸中被表現,但是基因卻沒有在人類的胎盤中被表現出來,反而老鼠的卵黃囊中會進行表現。後來才發現原來hZIP4對人體飲食中Zn在腸的吸收扮演着重要角色,hZTL1/ZnT5在Zn的傳輸中,對胎兒的影響遠大於對成人的影響。
在小腸和胎盤中鋅通道的調節
小腸中鋅的吸收調節被認爲是維持體內鋅衡定很重要的部分,在一份大鼠的研究中已經論證當可吸收的鋅濃度增加,在小腸裏有一個位置會調節ZnT1的上游mRNA,但在同一份研究中也顯示當可吸收的鋅濃度下降ZnT1的mRNA並不會受影響,而另一個鋅的傳送蛋白ZnT2在提供充足地鋅的情況下ZnT2 mRNA會加強表現,如果是缺乏鋅的情況下則會降低ZnT2 mRNA的表現。
老鼠的ZIP4 mRNA在缺乏鋅的時候會增加表現量。在人類腸道細胞Caco-2中,增加培養基裏的鋅濃度會引起鋅的傳送蛋白hZTL1/ZnT5、ZnT1、ZnT4和hZIP1 mRNA表現量的增加,同樣,在蛋白質的表現量上也是有增加的情形;但是在胎盤細胞中就有不同的表現,當增加鋅的濃度後,並沒有任何鋅的傳送蛋白mRNA有改變表現量,更甚至於發現ZnT1和hZTL1/ZnT5蛋白的表現量有減少的現象,但是現在對於Zn如何調節這些蛋白質並沒有完整地知識去描述它的機制。
Zn缺乏後果
鋅缺乏會導致免疫力低下、食慾不振、生長減緩、下痢、掉髮、夜盲、前列腺肥大、男性生殖功能減退、動脈硬化、貧血等問題。鋅缺乏導致腹瀉的過程包括:腸細胞絨毛結構破壞、含鋅消化酵素減少、發炎造成腸壁水腫、消化道免疫力變差。缺鋅與腹瀉容易形成惡性循環,腹瀉更減少鋅吸收,增加鋅的流失,造成雙重的缺鋅原因,常發生在老人、嬰幼兒、胰臟功能不全、腸病變或腸手術者的身上。
此外有腎臟病變者很容易有高尿鋅症與低血鋅症。糖尿病、肝病或慢性發炎性疾病,如風溼性關節炎患者,都會因腎病變導致體內鋅慢性缺乏,免疫力會變差,形成了一個惡性循環。
支端皮膚炎
hZIP4(SLC39A4)是一在腸膜上端的二次基因表現產物,它被發現和遺傳的Zn-deficiency disease acrodermatitis enteropathica(缺乏Zn的支端皮膚炎)有關,此病和第八染色體有密切關係,會減低腸道吸收Zn的效率。
經過研究證實,突變的hZIP4蛋白質也會降低腸道吸收Zn的效率,最近有另外的實驗結果指出,在老鼠身上的HEK293蛋白質會增加腸道Zn的吸收效率.
Zn過量後果
大量鋅會引發噁心、嘔吐、發燒、血液中高密度脂蛋白( HDL)減少,導致容易心血管疾病的發生。
鋅的醫學檢查
英文名
zinc
別名
血清鋅;Zn
正常值
比色法: 7.65~22.95μmol/L; FL、原子吸收法:11.6~23.0μmol/L。 正常人的生理變化:①性差:女性比男性低;②年齡:小兒較低,但變動幅度大;③日差:午前8時最高,午後3~9時最低;④飲食:進食後3h減少約20%。
化驗結果意義
(1)降低: ①肝膽疾病:肝硬化、急慢性肝炎、阻塞性黃疸等。 ②血液疾病:多種貧血(惡性貧血、再生障礙性貧血、缺鐵性貧血等)、白血病(ALL、CLL)、多發性骨髓瘤等。 ③惡性腫瘤:癌瘤、肉瘤、惡性淋巴瘤、轉移癌等。 ④心臟疾病:心肌梗死、心內膜炎等。 ⑤消化道疾病:炎症性腸疾病、胃潰瘍、直腸潰瘍、腸瘻等。 ⑥腎臟疾病:腎病綜合徵、慢性腎功能不全等。 ⑦神經系疾病:重症肌無力症、多發性神經炎、中樞神經變性疾病等。 ⑧內分泌疾病:艾迪生病、Simons病、黏液性水腫等。 ⑨感染性疾病:急慢性感染性疾病。 ⑩皮膚疾病:Hansen病、尋常性白斑、腸性肢端皮膚炎等。 其他還包括藥物(可的松、抗癌劑、抗生素、避孕藥等)、靜脈高營養、妊娠、外科創傷、褥瘡、燒傷、低鋅飲食等。 (2)增高: ①血液疾病:溶血性貧血、紅細胞增多症、嗜酸性細胞增多症等。 ②內分泌疾病:甲狀腺功能亢進。 ③循環系統疾病:原發性高血壓病。 ④其他:X線照射後、口服鋅、鋅中毒等。
化驗取材
血液
化驗方法
血液無機物測定
化驗類別
血液生化檢查
血液無機物測定
相關疾病
紅細胞增多症 重症肌無力症