טיוטה:אבץ בביולוגיה

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
A twisted band, with one side painted blue and another gray. Its two ends are connected through some chemical species to a green atom (zinc).
אצבעות אבץ עוזרות לקרוא רצפי DNA.

אבץ הוא יסוד קורט חיוני לבני אדם [1][2][3] ובעלי חיים אחרים, [4] לצמחים[5] ולמיקרואורגניזמים . [6] אבץ נדרש לתפקוד של למעלה מ-300 אנזימים ו-1000 גורמי שעתוק,[3] והוא מאוחסן ומועבר במטלותיוניינים .[7] [8] זהו יסוד הקורט המתכתי השני בשכיחותו בבני אדם אחרי הברזל והמתכת היחידה המופיעה בכל מחלקות האנזים .[5][3]

בחלבונים, יוני אבץ מתואמים לעיתים קרובות לשרשראות הצדדיות של חומצות אמינו של חומצה אספרטית, חומצה גלוטמית, ציסטאין והיסטידין .

גוף האדם מכיל בערך 2–4 גרמים של אבץ[9] המופצים בכל הרקמות השונות. רוב האבץ נמצא במוח, בשרירים, בעצמות, בכליות ובכבד, עם הריכוזים הגבוהים ביותר בערמונית ובחלקי העין. [10] הזרע עשיר במיוחד באבץ, גורם מפתח בתפקוד בלוטת הערמונית וצמיחת איברי הרבייה .[11]

הומאוסטזיס אבץ של הגוף נשלט בעיקר על ידי המעי, כאשר הגנים ZIP4 ובמיוחד TRPM7 נקשרו לספיגת אבץ במעיים החיונית להישרדות לאחר לידה. [12] [13]

בבני אדם, התפקידים הביולוגיים של האבץ הינם רחבים מאוד.[14][2] אבץ מקיים אינטראקציה עם "מגוון רחב של ליגנדים אורגניים",[14] ויש לו תפקידים במטבוליזם של RNA ו-DNA, העברת אותות וביטוי גנים. סקירה משנת 2015 הראתה שכ-10% מהחלבונים האנושיים (~3000) קושרים אבץ,[15] בנוסף למאות נוספים שמעבירים ומעבירים אבץ; מחקר דומה בסיליקו בצמח Arabidopsis thaliana מצא 2367 חלבונים הקשורים לאבץ.[5]

במוח, אבץ מאוחסן בשלפוחיות סינפטיות ספציפיות על ידי נוירונים גלוטמטריים ויכול לווסת את ההתרגשות העצבית.[2][3][16] הוא ממלא תפקיד מפתח בפלסטיות סינפטית וכך בלמידה.[2] [17] הומאוסטזיס של אבץ ממלא גם תפקיד קריטי בוויסות התפקודי של מערכת העצבים המרכזית .[2][16][3] L-ו-D-היסטידין מקלים על ספיגת האבץ במוח. [18] SLC30A3 הוא מוביל האבץ העיקרי המעורב בהומאוסטזיס של אבץ מוחי.[2]

אנזימים[עריכת קוד מקור | עריכה]

Interconnected stripes, mostly of yellow and blue color with a few red segments.
תרשים סרט של אנהידראז פחמן אנושי II, עם אטום אבץ במרכז
A twisted band, with one side painted blue and another gray. Its two ends are connected through some chemical species to a green atom (zinc).
אצבעות אבץ עוזרות לקרוא רצפי DNA.

אבץ הוא חומצת לואיס יעילה, מה שהופך אותו לסוכן קטליטי שימושי בהידרוקסילציה ובתגובות אנזימטיות אחרות.[19] למתכת יש גם גיאומטריית קואורדינציה גמישה, המאפשרת לחלבונים המשתמשים בה לשנות קונפורמציות במהירות כדי לבצע תגובות ביולוגיות. [20] שתי דוגמאות לאנזימים המכילים אבץ הן פחמן אנהידאז ו- carboxypeptidase, החיוניים לתהליכים של פחמן דו-חמצני ( CO2</br> CO2 ) ויסות ועיכול של חלבונים, בהתאמה.[21]

בדם של בעלי חוליות, פחמן אנהידראז הופך CO2</br> CO2 לביקרבונט ואותו אנזים הופך את הביקרבונט בחזרה ל CO2</br> CO2 לנשיפה דרך הריאות. [22] ללא אנזים זה, המרה זו הייתה מתרחשת בקצב איטי של פי מיליון בערך[23] ב- pH בדם תקין של 7 או שתדרוש pH של 10 או יותר.[24] ה-β-carbonic anhydrase הלא קשור נדרש בצמחים ליצירת עלים, סינתזה של חומצה אינדול אצטית (אוקסין) ותסיסה אלכוהולית . [25]

האנזים Carboxypeptidase מבקע קישורים פפטידים במהלך עיכול של חלבונים. נוצר קשר קוולנטי קואורדינאטי בין הפפטיד הטרמינל לקבוצת C=O המחוברת לאבץ, מה שנותן לפחמן מטען חיובי. זה עוזר ליצור כיס הידרופובי על האנזים ליד האבץ, המושך את החלק הלא קוטבי של החלבון שמתעכל.[21]

חלבונים אחרים[עריכת קוד מקור | עריכה]

אבץ ממלא תפקיד מבני מרכזי באצבעות אבץ, פיתולים ואשכולות.[26] אצבעות אבץ יוצרות חלקים מגורמי שעתוק מסוימים, שהם חלבונים המזהים רצפי בסיס DNA במהלך השכפול והתעתוק של ה-DNA . כל אחד מהתשעה או עשר Zn2+</br> יונים באצבע אבץ מסייעים בשמירה על מבנה האצבע על ידי קישור קואורדיניאלי לארבע חומצות אמינו בגורם השעתוק.[23]

בפלזמה בדם, אבץ נקשר ומועבר על ידי אלבומין (60%, זיקה נמוכה) וטרנספרין (10%).[9] מכיוון שטרנספרין גם מעביר ברזל, עודף ברזל מפחית את ספיגת האבץ, ולהפך. אנטגוניזם דומה קיים עם נחושת.[27] ריכוז האבץ בפלסמת הדם נשאר קבוע יחסית ללא קשר לצריכת האבץ.[19] תאים בבלוטת הרוק, הערמונית, המערכת החיסונית והמעי משתמשים באותות אבץ כדי לתקשר עם תאים אחרים. [28]

אבץ עשוי להיות מוחזק במאגרי מתכתיוניאין בתוך מיקרואורגניזמים או במעיים או בכבד של בעלי חיים.[29] מטלוטיונאין בתאי המעי מסוגל להתאים את ספיגת האבץ ב-15-40%.[30] עם זאת, צריכת אבץ לא מספקת או מוגזמת עלולה להזיק; עודף אבץ פוגע במיוחד בספיגת הנחושת מכיוון שמטלותיוניאין סופג את שתי המתכות.[31]

טרנספורטר הדופמין האנושי מכיל אתר קשירת אבץ חוץ-תאי בעל זיקה גבוהה, אשר, עם קשירת אבץ, מעכב ספיגה חוזרת של דופמין ומגביר את פליטת הדופמין המושרה על ידי אמפטמין בניסוי מבחנה .[32][33][34] טרנספורטר הסרוטונין האנושי והטרנספורטר הנוראפינפרין אינם מכילים אתרי קשירה לאבץ.[34]

תְזוּנָה[עריכת קוד מקור | עריכה]

המלצות תזונתיות[עריכת קוד מקור | עריכה]

המכון האמריקאי לרפואה (IOM) עדכן את הדרישות הממוצעות (EARs) ואת הקצבאות התזונתיות המומלצות (RDA) עבור אבץ בשנת 2001. ערכי הדרישות הממוצעות הנוכחיים עבור אבץ לנשים וגברים מגיל 14 ומעלה הם 6.8 ו-9.4 מ"ג ליום, בהתאמה. ערכי הקצבאות התזונתיות המומלצות הם 8 ו-11 מ"ג ליום. ערכי הקצבאות התזונתיות המומלצות גבוהים מערכי הדרישות הממוצעות כדי לזהות כמויות שיכסו אנשים עם דרישות גבוהות מהממוצע. הקצבה התזנותית המומלצת עבור נשים בהריון היא 11 מ"ג ליום.

צריכה תזונתית[עריכת קוד מקור | עריכה]

מוצרים מהחי כגון בשר, דגים, עופות, ביצים ומוצרי חלב מכילים אבץ. ריכוז האבץ בצמחים משתנה בהתאם לרמת האדמה. עם כמות מספקיה של אבץ באדמה, צמחי המזון המכילים הכי הרבה אבץ הם חיטה (נבט וסובין) וזרעים שונים, כולל שומשום, פרג, אספסת, סלרי וחרדל .[35] אבץ נמצא גם בשעועית, אגוזים, שקדים, דגנים מלאים, גרעיני דלעת, גרעיני חמניות ודומדמניות שחורות .[36]

מקורות נוספים כוללים מזון מועשר ותוספי תזונה בצורות שונות. סקירה משנת 1998 הגיעה למסקנה כי תחמוצת אבץ, אחד התוספים הנפוצים ביותר בארצות הברית, ואבץ קרבונט כמעט בלתי מסיסים ונספגים בצורה גרועה בגוף.[37] סקירה זו ציטטה מחקרים שמצאו ריכוזי אבץ בפלזמה נמוכים יותר בנבדקים שצרכו תחמוצת אבץ ואבץ פחמתי מאשר באלה שנטלו אבץ אצטט ומלחי סולפט.[37] לחיזוק, לעומת זאת, סקירה משנת 2003 המליצה על דגנים (המכילים תחמוצת אבץ) כמקור זול ויציב הנספג בקלות כמו הצורות היקרות יותר. [38] מחקר משנת 2005 מצא כי תרכובות שונות של אבץ, כולל תחמוצת וסולפט, לא הראו הבדלים מובהקים סטטיסטית בספיגה כאשר הוסיפו כחומרי חיזוק לטורטיות תירס. [39]

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999). Advanced Inorganic Chemistry (6th ed.). New York: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-19957-1.
  • Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-3365-9.

קטגוריה:אבץ קטגוריה:פיזיולוגיה קטגוריה:תזונה קטגוריה:דפים עם תרגומים שלא נסקרו

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ Maret, Wolfgang (2013). "Chapter 12. Zinc and Human Disease". In Astrid Sigel; Helmut Sigel; Roland K. O. Sigel (eds.). Interrelations between Essential Metal Ions and Human Diseases. Metal Ions in Life Sciences. Vol. 13. Springer. pp. 389–414. doi:10.1007/978-94-007-7500-8_12. ISBN 978-94-007-7499-5. PMID 24470098.
  2. ^ 1 2 3 4 5 6 Prakash A, Bharti K, Majeed AB (באפריל 2015). "Zinc: indications in brain disorders". Fundam Clin Pharmacol. 29 (2): 131–149. doi:10.1111/fcp.12110. PMID 25659970. {{cite journal}}: (עזרה) שגיאת ציטוט: תג <ref> בלתי־תקין; השם "Zinc - brain disorders 2015 review" הוגדר כמה פעמים עם תוכן שונה
  3. ^ 1 2 3 4 5 Cherasse Y, Urade Y (בנובמבר 2017). "Dietary Zinc Acts as a Sleep Modulator". International Journal of Molecular Sciences. 18 (11): 2334. doi:10.3390/ijms18112334. PMC 5713303. PMID 29113075. Zinc is the second most abundant trace metal in the human body, and is essential for many biological processes.  ... The trace metal zinc is an essential cofactor for more than 300 enzymes and 1000 transcription factors [16]. ... In the central nervous system, zinc is the second most abundant trace metal and is involved in many processes. In addition to its role in enzymatic activity, it also plays a major role in cell signaling and modulation of neuronal activity. {{cite journal}}: (עזרה) שגיאת ציטוט: תג <ref> בלתי־תקין; השם "Zinc & sleep 2017 review" הוגדר כמה פעמים עם תוכן שונה
  4. ^ Prasad A. S. (2008). "Zinc in Human Health: Effect of Zinc on Immune Cells". Mol. Med. 14 (5–6): 353–7. doi:10.2119/2008-00033.Prasad. PMC 2277319. PMID 18385818.
  5. ^ 1 2 3 Broadley, M. R.; White, P. J.; Hammond, J. P.; Zelko I.; Lux A. (2007). "Zinc in plants". New Phytologist. 173 (4): 677–702. doi:10.1111/j.1469-8137.2007.01996.x. PMID 17286818. שגיאת ציטוט: תג <ref> בלתי־תקין; השם "Broadley2007" הוגדר כמה פעמים עם תוכן שונה
  6. ^ Zinc's role in microorganisms is particularly reviewed in: Sugarman B (1983). "Zinc and infection". Reviews of Infectious Diseases. 5 (1): 137–47. doi:10.1093/clinids/5.1.137. PMID 6338570.
  7. ^ Cotton et al. 1999, pp. 625–629
  8. ^ Plum, Laura; Rink, Lothar; Haase, Hajo (2010). "The Essential Toxin: Impact of Zinc on Human Health". Int J Environ Res Public Health. 7 (4): 1342–1365. doi:10.3390/ijerph7041342. PMC 2872358. PMID 20617034.
  9. ^ 1 2 Rink, L.; Gabriel P. (2000). "Zinc and the immune system". Proc Nutr Soc. 59 (4): 541–52. doi:10.1017/S0029665100000781. PMID 11115789. שגיאת ציטוט: תג <ref> בלתי־תקין; השם "Rink2000" הוגדר כמה פעמים עם תוכן שונה
  10. ^ Wapnir, Raul A. (1990). Protein Nutrition and Mineral Absorption. Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 978-0-8493-5227-0. ארכיון מ-2022-04-25. נבדק ב-2022-07-02.
  11. ^ Berdanier, Carolyn D.; Dwyer, Johanna T.; Feldman, Elaine B. (2007). Handbook of Nutrition and Food. Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 978-0-8493-9218-4. ארכיון מ-2021-04-13. נבדק ב-2022-07-02.
  12. ^ Mittermeier, Lorenz; Gudermann, Thomas; Zakharian, Eleonora; Simmons, David G.; Braun, Vladimir; Chubanov, Masayuki; Hilgendorff, Anne; Recordati, Camilla; Breit, Andreas (15 בפברואר 2019). "TRPM7 is the central gatekeeper of intestinal mineral absorption essential for postnatal survival". Proceedings of the National Academy of Sciences. 116 (10): 4706–4715. doi:10.1073/pnas.1810633116. ISSN 0027-8424. PMC 6410795. PMID 30770447. {{cite journal}}: (עזרה)
  13. ^ Kasana, Shakhenabat; Din, Jamila; Maret, Wolfgang (בינואר 2015). "Genetic causes and gene–nutrient interactions in mammalian zinc deficiencies: acrodermatitis enteropathica and transient neonatal zinc deficiency as examples". Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 29: 47–62. doi:10.1016/j.jtemb.2014.10.003. ISSN 1878-3252. PMID 25468189. {{cite journal}}: (עזרה)
  14. ^ 1 2 Hambidge, K. M. & Krebs, N. F. (2007). "Zinc deficiency: a special challenge". J. Nutr. 137 (4): 1101–5. doi:10.1093/jn/137.4.1101. PMID 17374687.
  15. ^ Djoko KY, Ong CL, Walker MJ, McEwan AG (ביולי 2015). "The Role of Copper and Zinc Toxicity in Innate Immune Defense against Bacterial Pathogens". The Journal of Biological Chemistry. 290 (31): 18954–61. doi:10.1074/jbc.R115.647099. PMC 4521016. PMID 26055706. Zn is present in up to 10% of proteins in the human proteome and computational analysis predicted that ~30% of these ~3000 Zn-containing proteins are crucial cellular enzymes, such as hydrolases, ligases, transferases, oxidoreductases, and isomerases (42,43). {{cite journal}}: (עזרה)
  16. ^ 1 2 Bitanihirwe BK, Cunningham MG (בנובמבר 2009). "Zinc: the brain's dark horse". Synapse. 63 (11): 1029–1049. doi:10.1002/syn.20683. PMID 19623531. {{cite journal}}: (עזרה)
  17. ^ Nakashima AS; Dyck RH (2009). "Zinc and cortical plasticity". Brain Res Rev. 59 (2): 347–73. doi:10.1016/j.brainresrev.2008.10.003. PMID 19026685.
  18. ^ Yokel, R. A. (2006). "Blood-brain barrier flux of aluminum, manganese, iron and other metals suspected to contribute to metal-induced neurodegeneration". Journal of Alzheimer's Disease. 10 (2–3): 223–53. doi:10.3233/JAD-2006-102-309. PMID 17119290.
  19. ^ 1 2 Institute of Medicine (2001). "Zinc". Dietary Reference Intakes for Vitamin A, Vitamin K, Arsenic, Boron, Chromium, Copper, Iodine, Iron, Manganese, Molybdenum, Nickel, Silicon, Vanadium, and Zinc. Washington, DC: National Academy Press. pp. 442–501. doi:10.17226/10026. ISBN 978-0-309-07279-3. PMID 25057538. ארכיון מ-19 בספטמבר 2017. {{cite book}}: (עזרה) שגיאת ציטוט: תג <ref> בלתי־תקין; השם "DRI" הוגדר כמה פעמים עם תוכן שונה
  20. ^ Stipanuk, Martha H. (2006). Biochemical, Physiological & Molecular Aspects of Human Nutrition. W. B. Saunders Company. pp. 1043–1067. ISBN 978-0-7216-4452-3.
  21. ^ 1 2 Greenwood & Earnshaw 1997, pp. 1224–1225
  22. ^ Kohen, Amnon; Limbach, Hans-Heinrich (2006). Isotope Effects in Chemistry and Biology. Boca Raton, Florida: CRC Press. p. 850. ISBN 978-0-8247-2449-8. ארכיון מ-2021-04-13. נבדק ב-2022-07-02.
  23. ^ 1 2 Greenwood & Earnshaw 1997, p. 1225
  24. ^ Cotton et al. 1999, p. 627
  25. ^ Gadallah, MA (2000). "Effects of indole-3-acetic acid and zinc on the growth, osmotic potential and soluble carbon and nitrogen components of soybean plants growing under water deficit". Journal of Arid Environments. 44 (4): 451–467. Bibcode:2000JArEn..44..451G. doi:10.1006/jare.1999.0610.
  26. ^ Cotton et al. 1999, p. 628
  27. ^ Whitney, Eleanor Noss; Rolfes, Sharon Rady (2005). Understanding Nutrition (10th ed.). Thomson Learning. pp. 447–450. ISBN 978-1-4288-1893-4.
  28. ^ Hershfinkel, M; Silverman WF; Sekler I (2007). "The Zinc Sensing Receptor, a Link Between Zinc and Cell Signaling". Molecular Medicine. 13 (7–8): 331–336. doi:10.2119/2006-00038.Hershfinkel. PMC 1952663. PMID 17728842.
  29. ^ Cotton et al. 1999, p. 629
  30. ^ Blake, Steve (2007). Vitamins and Minerals Demystified. McGraw-Hill Professional. p. 242. ISBN 978-0-07-148901-0.
  31. ^ Fosmire, G. J. (1990). "Zinc toxicity". American Journal of Clinical Nutrition. 51 (2): 225–7. doi:10.1093/ajcn/51.2.225. PMID 2407097.
  32. ^ Krause J (2008). "SPECT and PET of the dopamine transporter in attention-deficit/hyperactivity disorder". Expert Rev. Neurother. 8 (4): 611–625. doi:10.1586/14737175.8.4.611. PMID 18416663.
  33. ^ Sulzer D (2011). "How addictive drugs disrupt presynaptic dopamine neurotransmission". Neuron. 69 (4): 628–649. doi:10.1016/j.neuron.2011.02.010. PMC 3065181. PMID 21338876.
  34. ^ 1 2 Scholze P, Nørregaard L, Singer EA, Freissmuth M, Gether U, Sitte HH (2002). "The role of zinc ions in reverse transport mediated by monoamine transporters". J. Biol. Chem. 277 (24): 21505–21513. doi:10.1074/jbc.M112265200. PMID 11940571. The human dopamine transporter (hDAT) contains an endogenous high affinity Zn2+ binding site with three coordinating residues on its extracellular face (His193, His375, and Glu396). ... Thus, when Zn2+ is co-released with glutamate, it may greatly augment the efflux of dopamine.
  35. ^ Ensminger, Audrey H.; Konlande, James E. (1993). Foods & Nutrition Encyclopedia (2nd ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press. pp. 2368–2369. ISBN 978-0-8493-8980-1. ארכיון מ-2021-04-13. נבדק ב-2022-07-02.
  36. ^ "Zinc content of selected foods per common measure" (PDF). USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 20. United States Department of Agriculture. אורכב מ-המקור (PDF) ב-5 במרץ 2009. נבדק ב-6 בדצמבר 2007. {{cite web}}: (עזרה)
  37. ^ 1 2 Allen, Lindsay H. (1998). "Zinc and micronutrient supplements for children". American Journal of Clinical Nutrition. 68 (2 Suppl): 495S–498S. doi:10.1093/ajcn/68.2.495S. PMID 9701167.
  38. ^ Rosado, J. L. (2003). "Zinc and copper: proposed fortification levels and recommended zinc compounds". Journal of Nutrition. 133 (9): 2985S–9S. doi:10.1093/jn/133.9.2985S. PMID 12949397.
  39. ^ Hotz, C.; DeHaene, J.; Woodhouse, L. R.; Villalpando, S.; Rivera, J. A.; King, J. C. (2005). "Zinc absorption from zinc oxide, zinc sulfate, zinc oxide + EDTA, or sodium-zinc EDTA does not differ when added as fortificants to maize tortillas". Journal of Nutrition. 135 (5): 1102–5. doi:10.1093/jn/135.5.1102. PMID 15867288.
אוחזר מתוך "https://he.wikipedia.org/w/index.php?title=טיוטה:אבץ_בביולוגיה&oldid=37921839"