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矿物质minerals吴小南福建医科大学教授副校长一、概述1、概念2、分类常量元素钙镁钾钠磷硫氯微量元素铁钴锌钒钼硅氟铜镍硒硼铬碘锰3、特点（1）加龄而增加（4）相互间有作用（2）体内分布不匀（5）作用双相性（3）不能体内合成4、主要生理功能•构成机体成分•膜通透性、渗透压、酸碱平衡、肌肉兴奋•酶的辅基5、我国易缺乏元素：钙、铁、锌、碘、硒5、缺乏原因（1）地理因素（2）拮抗物质（3）加工（4）摄入不足（绝对量不足、挑食）（5）需要量增多二、钙Calcium•人体中含量最多的元素，1200克，相当于体重2%•混溶池1％，骨骼99％•钙通过多种激素来维持其体内平衡•存在形式蛋白结合钙46.0%复合钙6.5%离子化钙47.5%(活性形式）（一）生理功能1、构成骨骼和牙齿99%钙在骨骼中骨骼中钙的形式•钙通常以羟磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]的形式存在于骨骼中，其呈六角形管状，钙磷是主要离子，此外还有相当数量的Na、Mg、CO3和柠檬酸离子•骨钙与磷初时沉积在一种软的纤维状有机质中，这种基质由胶原纤维及较小量的粘多糖凝胶组成，这种基质是可钙化的，起初为不定的相，含有水合的磷酸钙、次磷酸钙，尔后成为结晶形式，类似羟磷灰石，新形成的骨，含不定较多，是磷灰石的前体，成熟骨中含有较多的磷灰石。骨钙的更新•骨钙的转换与更新随年龄而异，1岁前为每年100％，儿童期为每年10％，成人转换为每年2~4％，•骨钙在出生时婴儿中为100g，出生后一年约增加一倍，头10年中日增加150mg左右，青春期（骨成型）达最高点，每日储存275~500mg•成人骨生长未停止（骨再成型），因骨表面在成年后仍在生长，青春期后骨的发育转移到骨内膜的增长与增生，并在一定程度上继续着，直至骨密度达到峰值，在这段时间内，骨骼每年有180g钙沉积，40岁或50岁后，以骨质再吸收为主。每年0.7%。骨的损失•年轻人中骨骼总重量男女•女性骨损失早于男性•个子高者损失比一般人慢•女性骨损失早于绝经期•绝经后部分女性骨损失加快•正常情况下，骨的长度增长停止后，尽管骨的再成型继续进行，但骨质量的净增长或丢失几乎没有变化。•破骨细胞回吸一定量的骨量（松质骨和皮质骨形成凹陷），继而成骨细胞修复缺陷（骨胶原沉积、矿物化）。•在此过程中丢失的矿物质可由膳食中的矿物质加以补充，从而维持这一平衡。•当回吸收超过骨形成，则钙负平衡。•体育锻炼能促进钙在骨中的沉积。2、维持兴奋性（心肌、肌肉、离子通道、神经信号传递）3、促进酶的活性（腺苷酸环化酶、鸟苷酸环化酶、磷酸二酯酶、酪氨酸羟化酶）4、其他凝血、激素分泌、酸碱平衡、细胞胶质稳定性（二）吸收与代谢•小肠上端•维生素D促进钙结合蛋白合成和激活钙的ATP酶调节钙的吸收•一般吸收率为20％-30%,特殊生理下可达40％婴儿50％儿童40％成人20％老人15％影响吸收的因素1、降低草酸植酸膳食纤维脂肪磷酸盐药物（苏打、黄连素）2、增加维生素D乳糖蛋白质药物（青霉素、氯霉素）3、其他身体状况、年龄、制酸剂•粪、尿、汗中排出•体内甲状旁腺素、降钙素、维生素D联合调节钙的水平•高钠时可减少钙的储存（三）缺乏与过多1、缺乏佝偻病、骨质疏松、骨软化、龋齿2、过多增加肾结石的危险性引起奶碱综合症（高血钙、碱中毒、肾衰）干扰其他元素的吸收（四）DRI及来源1、DRI成人800mg2、来源奶及奶制品、水产品、小虾皮、海带、豆及豆制品、蔬菜三、磷Phophorus人体中650克，主要在骨骼、牙齿中。（一）生理功能组成骨骼、牙齿参与能量代谢生命物质----核酸、细胞膜酶的重要成分NAD、NADP调节酸碱平衡其他物质活化（二）吸收与代谢•吸收率60％-70％，小肠吸收维生素D可促进其吸收，钙磷比例钙、镁、铁、铝及植酸可影响其吸收•肾脏排出吸收(三）缺乏与过多1、磷缺乏一般较少见（1）原因•小样儿、早产儿、•仅以母乳喂养者，•静脉营养过度、•大量氢氧化铝抗酸者•肾小管重吸收障碍（2）表现为：低磷血症生长停滞骨骼变形佝偻病骨质疏松者骨痛红细胞溶解增多有机磷酸酯浓度下降组织氧减少颗粒细胞吞噬下降肌肉严重衰弱ATP耗尽引起肾功能改变尿钙排出增加骨矿物质丢失2、高磷血症（1）原因•肾对磷排出不足•甲状旁腺机能低下•肾小管重吸收增加（2）表现为•血磷增加•细胞内钙外溢•细胞内钙减少•破骨细胞吸收增加•肾性骨萎缩对骨骼的不良作用•转移性钙化作用•骨骼孔性变化•对钙吸收的干扰（3）毒性----肝脏毒性•引起肝组织坏死•脂肪肝•主要损害网状组织(四)DRI及主要来源1.DRI700mg，UL3500mg2.来源来源广泛，一般不缺乏，瘦肉、禽、蛋、鱼、坚果、海带、油料种子、豆类钙磷比例宜为1：1或1：1.5四、镁(magnesium)（一）生理功能1、激活多种酶的活性300多种磷酸转移酶及水解肽酶TPP—葡萄糖酵解Na,K-ATP酶阻止K从细胞内向外迁移腺苷酸环化酶（cAMP）血管扩张2、对钾、钙通道的抑制作用阻钾外流阻钙内流3、对骨骼和神经肌肉的作用（1）骨骼低镁骨损失增加（2）神经肌肉影响兴奋性影响平滑肌收缩低镁痉挛、高血压、血管痉挛4、对胃肠道和激素的作用（1）胃肠道利胆吸收慢，保持水分，导泻中和胃酸减少肠壁张力和蠕动，解痉作用（2）激素影响甲状旁腺分泌，低镁PTH增加动员骨中镁至血液5、其他调节心肌细胞的功能RNA的翻译（二）缺乏1、原因•饥饿•胃肠外营养•PEM•吸收障碍•慢性酒精中毒2、表现•血清钙降低•神经肌肉兴奋性增加肌肉震颤、手足搐搦、反射亢进、共济失调•心血管心律：低镁房早、室早、房颤、室速、室颤动脉粥样硬化：低镁高甘油三酯血症、高胆固醇、动脉粥样硬化血压：低镁易高血压•骨质疏松低镁骨钙物质含量减少•糖尿病低镁胰岛素抵抗增强胰岛素分泌受损（三）过多•消化系统腹泻•神经肌肉嗜睡、肌无力、膝反射减弱、肌麻痹、随意肌或呼吸肌麻痹•心血管系统低血压、心脏完全传导阻滞•其他低血钙影响骨质组成凝血时间延长干扰血小板凝集附着、凝血酶减少、（四）DRI和来源1、DRI350mg,UL70mg2、植物性食品较多，如玉米、小麦、大米、干豆、坚果、绿叶蔬菜五、铁iron铁是人体必需微量元素中含量最多的一种（3-5d克）•功能性铁：血红蛋白、肌红蛋白、含铁酶类•贮存铁：铁蛋白、含铁黄素(一)生理作用1.体内氧的运送和组织呼吸血红蛋白肌红蛋白细胞色素2.维持正常的造血功能与卟啉结合3.参与许多重要功能(1)催化β-胡萝卜素转变为维生素A(2)嘌呤与胶原的合成(3)免疫抗体的产生、淋巴细胞增殖、NK细胞的功能(4)脂类从血中转运(5)肝脏对药物解毒(6)抗氧化(二)吸收与代谢1.铁在食品中存在类型血红素铁不受膳食中植酸、磷酸的影响非红素铁受膳食因素影响2.非血红素铁Fe3+Fe2+Fe2+Fe3+食物胃肠粘膜粘膜细胞3、小肠吸收•由运铁蛋白转运，•受铁蛋白及运铁蛋白体的调节•粪便中排出4.影响铁吸收的因素(1)抑制因素•植酸盐、草酸盐•多酚类物质•胃酸缺乏(2)促进因素维生素C单糖有机酸动物肉类(3)其他体内需要量需要量↑吸收率↑体内贮存量贮存量↓吸收率↑(三)铁缺乏与过量1.缺乏(1)导致缺铁性贫血(IDA)：小细胞低色素性贫血第一阶段铁减少期储存铁减少，血清铁水平下降，无症状第二阶段红细胞生成缺铁期血清铁下降，运铁蛋白浓度降低，游离原卟啉升高，但HB未降到贫血标准第三阶段缺铁性贫血期HB及HCT下降，伴有贫血症状(2)对人体影响：工作效率低，学习能力下降(3)增加铅中毒危险性(4)行为与智力障碍(5)体温调节促甲状腺素、甲状腺素减少有关(6)免疫和抗感染能力(7)铅中毒(8)有害的妊娠结果2.过多铁沉积在组织内•胃肠道出血性坏死•慢性中毒•铁负荷过度含铁血黄素沉着症•促癌作用(四)DRI与来源1.DRI男15mg女20mgUL50mg2.来源肝脏、动物血、禽畜肉类、鱼类注意奶类铁不高，蛋中铁吸收率3％六、碘正常人体含碘20-50mg，70-80％在甲状腺内Iodine(一)生理功能主要参与甲状腺素合成1.促进生物氧化参与磷酸化过程，调节能量转化2.促进蛋白质合成调节合成与分泌3.促进糖与脂肪代谢糖原及脂肪的分解4.调节组织中水盐代谢5.促进维生素的吸收和利用6.活化酶7.促进神经系统发育(二)吸收与代谢•胃肠道迅速吸收•甲状腺内参与合成甲状腺素•肾中排出•(三)碘缺乏与过量•1.缺乏•（1）原因长期摄取不足长期摄取抗甲状腺素因子的食物（十字花科中的食物，如萝卜、甘蓝、花菜等--beta硫代葡萄糖苷）（2）表现地方性甲状腺肿多为地方性缺碘克汀病(呆小症)儿童孕妇胎儿神经肌肉发育及胚胎期、围生期胎儿死亡率上升2.过量高碘性甲状腺肿高碘性甲状腺功能亢进乔本氏甲状腺炎(三)DRI与来源1.DRI150μg2.来源海产品：海带、紫菜、海盐缺碘地区可用碘盐或碘化食用油补充七、锌Zinc成人体内约为2-2.5克(一)生理功能1.酶的组成成分或酶的激活剂2.促进生长发育与组织再生DNA聚合酶，细胞分裂、参与内分泌激素的代谢，对胎儿生长发育、性器官、性功能的发育具有重要调节作用3.参与免疫功能Zn胸腺细胞胸腺激素T细胞分化4.维持细胞膜结构与细胞膜上受体相互作用，增强膜的稳定性和抗氧自由基能力锌可与硫形成稳定的硫醇盐，防止其被氧化成二硫键，防止氧化损伤5、促进食欲唾液蛋白6、调节基因功能锌指结构7、与细胞凋亡有关促进(二)吸收与代谢•小肠吸收吸收率20-30％•与白蛋白结合而转运•受内源性白细胞调节剂及激素的影响•肠道排出影响吸收的因素1、抑制（1）食物中磷化物抑制（植酸、鞣酸）（2）纤维素（3）其他元素干扰Fe2、促进（1）动物性食品（2）某些药物苯妥英钠、维生素D(三)锌缺乏与过量1.缺乏•食欲不振，味觉迟钝•生长迟缓儿童期可出现侏儒症•皮肤创伤不易愈合•免疫功能降低，易感染•性成熟延迟，精子生成少•成人:性功能减退，精子数量减少，胎儿畸形、皮肤粗糙•典型表现肢端皮炎2.过量引起铜继续发性缺乏损害免疫功能影响中性粒细胞吞噬功能,抑制细胞杀伤能力急性中毒(四)DRI与来源1.DRIAI男15mg女11.5mgUL男45mg女37mg2.来源贝壳类海产品（牡蛎、蛏干）畜禽肉及肝脏、蛋类八、硒Selenium•人体含量14-20mg，•以硒蛋氨酸和硒蛋白形式存在(一)生理功能1.谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成成分1molGSH-px有4个分子的硒2.保护心血管和心肌的健康GSH-px线粒体单胺氧化酶，防止脂质过氧化引起心肌纤维坏死、心肌小动脉和毛细血管损伤3.与金属有很强的亲和力金属-硒-蛋白质复合物解毒4.其他促进生长保护视觉器官白内障及糖尿病的视力损伤补硒有效抗肿瘤甲基化硒化物（二）吸收•小肠吸收50-100％•经尿排出(三)缺乏与过量1.缺乏克山病：心脏扩大，心功能失代偿，心衰，休克大骨节病：变形性骨关节病影响机体抗氧化能力和免疫功能2.过多地方性硒中毒(湖北恩施县)头发变干、变脆，易断裂，皮肤损伤，肢端麻木，偏瘫(四)DRI与来源1.DRIRNI50μgUL400μg2.来源海产品、肝、肾、肉类九、铜copper人体含量为100-150mg（一）生理功能1、维持正常造血功能铁吸收、细胞色素CHb合成、运铁蛋白合成2、维护中枢神经系统的完整性细胞色素氧化酶、酪氨酸酶、多巴胺β-羟化酶活性儿茶酚胺的形成神经髓鞘缺铜可使神经原减少，脑萎缩3、促进骨骼、血管和皮肤健康结缔组织形成胶原蛋白质与弹性蛋白质的交联促进正常黑色素形成及维护毛发正常结构4、抗氧化作用保护机体免受超氧化物的损伤SOD、胺氧化酶等5、其他胆固醇代谢机体免疫功能激素分泌（二）吸收与代谢•小肠吸收40％•大量的铁、锌、植酸盐、纤维素和维生素C可干扰其吸收•主要由粪便排出（三）缺乏与过量1、缺乏（1）缺铜性贫血（2）白细胞减少（3）血浆铜蓝蛋白水平下降（4）含铜酶活性下降（5）心率不齐、神经变性、毛发脱色、骨质疏松、高胆固醇血症（6）Menke’s病（卷发症）酪氨酸多巴黑色素（缺铜）脱色胶原交联硫氨基氧化酶（缺铜功能下降）毛发角化