Bir eser element , bir organizmanın yaşamı için gerekli olan, ancak çok az miktarda, 1 ppm'den ( vücut ağırlığının kilogramı başına 1 mg) az olan bir mineral tuzdur .
Eser elementler, çok yüksek seviyelerde bulunduklarında vücut için toksiktir. Bir eser elementin etkisi alım dozuna bağlıdır. İz element esansiyel denildiğinde eksikliği veya tam tersine aşırı alımı ciddi rahatsızlıklara yol açabilir.
Terimi kimyager tarafından tanıtıldı Gabriel Bertrand olan başındaki çalışmaları, XX inci yüzyıl topraklar, bitkiler ve hayvanlar üzerinde bu elemanların harekete ve hangi ihtiyaçlar "önemli unsuru" ayırt minik miktarlarda ya da "göstermek Makro-elementler "
Temel eser elementler aşağıdaki kriterleri karşılamaktadır:
Beslenme açısından, eksiklik riskine göre iki tür eser elementi ayırt etmek mümkündür:
Tersine, bazı eser elementler yüksek dozlarda toksiktir. Diğerleri gerçekten değildir, ancak elementler arasındaki dengesizliklerin kaynağı olabilir: çinko fazlalığı örneğin bakır eksikliği ile sonuçlanır.
H | Hey | |||||||||||||||||
Li | ol | B | VS | DEĞİL | Ö | F | doğmuş | |||||||||||
Yok | Mg | Al | Evet | P | S | Cl | Ar | |||||||||||
K | O | sc | Ti | V | cr | Mn | Fe | ortak | Veya | Cu | çinko | ga | Ge | As | Gör | Br | Kr | |
Rb | Bay | Y | Zr | not | ay | Tc | Ru | Rh | PD | Ag | CD | İçinde | Sn | Sb | Sen | ben | Xe | |
C'ler | Ba | La | * | hf | Sizin | W | Yeniden | Kemik | ir | nokta | at | Hg | TL | Pb | Bi | po | at | Rn |
Cum | Ra | AC | ** | Rf | db | Çavuş | bh | hs | dağ | Ds | Rg | Müşteri | Nh | fl | Mc | Sv. | Ts | og |
* | Bu | Halkla İlişkiler | Nd | öğleden sonra | Sm | Vardı | gd | yemek | dy | Ho | Er | Tm | yb | oku | ||||
** | Th | baba | sen | np | Abilir | Ben | Santimetre | bk | bkz. | Dır-dir | FM | md | Hayır | lr |
|
eleman | Sembol
kimyasal |
Yüzde
kitle bedensel |
Roller |
---|---|---|---|
Oksijen | Ö | 65.0 | Organik ve inorganik moleküllerin oluşturulması
Glikozun oksidasyonuna katkıda bulunur, gıda yakıtı Bu nedenle hücresel enerjinin (ATP) üretimine katılır. |
Karbon | VS | 18.5 | Organik moleküllerin bileşeni (karbonhidratlar, lipidler, proteinler, nükleik asitler) |
Hidrojen | H | 9.5 | Organik moleküllerin oluşturulması
Vücut sıvılarının pH'ını belirler |
Azot | DEĞİL | 3.2 | Proteinleri ve nükleik asitleri oluşturan (genetik materyal) |
Kalsiyum | O | 1.5 | Kemiklerde ve dişlerde bulunur
Kas kasılmasına, sinir uyarılarının iletilmesine ve kanın pıhtılaşmasına katkıda bulunur. |
Fosfor | P | 1.0 | Kemiklerde ve dişlerde bulunur
Nükleik asitler, proteinler ve ATP'den oluşur |
Potasyum | K | 0,4 | Hücrelerde mevcut
Sinir uyarılarının yayılmasına ve kas kasılmasına katkıda bulunur |
Kükürt | S | 0,3 | Kasılabilen proteinler dahil proteinlerde bulunur |
Sodyum | Yok | 0,2 | Hücre dışı sıvılarda bulunur
Su dengesine, sinir yayılmasına ve kas kasılmasına katkıda bulunur |
Klor | Cl | 0,2 | Hücre dışı sıvılarda bulunur |
Magnezyum | Mg | 0.1 | Kemiklerde bulunur
Metabolik reaksiyonlarda enzimatik aktiviteye katkıda bulunur |
İyot | ben | 0.1 | Tiroid hormonlarının üretimine katkıda bulunur |
Demir | Fe | 0.1 | Hemoglobin ve çeşitli enzimlerin bileşeni |
İz elementler (%0.01'den daha azını temsil eder)
Krom (Cr), kobalt (Co), bakır (Cu), kalay (Sn), flor (F), manganez (Mn), molibden (Mo), selenyum (Se), silikon (Si), vanadyum (V), çinko (Zn).
Enzimlerin bileşiminin bir parçasıdırlar veya aktivasyonları için gereklidirler.
Bitkiler için ana eser elementler alfabetik sıraya göre şunlardır: bor , bakır , demir , manganez , molibden ve çinko .
Bitkilerin ihtiyaç duyduğu miktarlar hakkında fikir edinmek için : Bir hektar asma yılda (ortalama ve yaklaşık olarak) 200 gram bor, 180 gram bakır, 600 gram demir, 300 gram manganez, 4 gram emer. molibden ve 250 gram çinko. Karşılaştırıldığında, 80.000 gram ( 80 kg ) potasyum (K 2 O) veya kalsiyum .
Nadir istisnalar dışında, metaller bir organizmada asla serbest iyonlar olarak bulunmazlar. Emilimleri, taşınmaları, depolanmaları ve etki biçimleri bir proteine bağlanarak koşullandırılır.
İki tür olası bağlantı vardır:
İz elementler her şeyden önce yedekte saklanabilir. Gerçek kullanımları sırasında , spesifik enzimlerin etkisi altında oksidasyon , redüksiyon veya metilasyon reaksiyonlarına girebilirler . Bununla birlikte, ana rolleri, daha sonra işlevleri için gerekli olan enzimlere dahil olmalarıdır.
Enzimlere bağlanarak , eser elementler çoğunlukla bu proteinlerin konformasyonunu bir katalizör görevi görecek şekilde değiştirebilirler . Bir metal ile enzimi (daha sonra apoenzim olarak adlandırılır ) arasındaki bağ , genellikle belirli bir enzim için çok metale özgüdür.
Bir enzime bu şekilde bağlanan bir eser element , enzimin düzgün çalışması için gerekli olan bir enzimatik kofaktör gibi davranır .
Bu metallo-enzimler hayvanlar aleminde çok sayıdadır. Kofaktör olarak çinkoya sahip iki yüzden fazla enzim tanımlanmıştır.
B12 vitaminine entegre edilmiş kobalt gibi bazı eser elementler de vitaminlerin yapısının bir parçasıdır . Bu nedenle doğrudan bir kofaktör olarak hareket etmezler, ancak bir organik koenzimin bileşimi için gereklidirler.
Bitki krallığında, eser elementler ayrıca bitki metabolizmasının hayati reaksiyonlarının çoğunu ( solunum , enerji taşıma, fotosentez , vb. ) katalize eden holoenzimleri oluşturmak için apoenzimlere bağlanabilir . Örneğin magnezyumun önemli rollerinden biri klorofil üretimini sağlamaktır .
hormonlarBazı eser elementler, hormonun sentezi sırasında bir koenzim etkisi ile hormonal sinyallerin oluşumuna dolaylı olarak katılırlar. Bununla birlikte, eser elementler ya hormonun moleküler yapısına (iyot ve tiroid hormonları gibi ) katılarak ya da uzaysal konformasyonuna (çinko ve insülin gibi) katılarak ya da hormon reseptörü üzerinde etki ederek hormonal sinyale doğrudan müdahale edebilir . Daha sonra hormonun reseptörü tarafından tanınmasını kolaylaştırabilir veya tersine engelleyebilirler.
Bağışıklık sistemiİnsanlarda, belirli eser elementler , enzimler üzerinde bir etkiyle, aynı zamanda lenfoid hücrelerin ekspresyonunun ve dönüşümünün molekülleri ile etkileşim yoluyla bağışıklık sisteminin düzgün işleyişine katılır . Ayrıca , potansiyel olarak toksik olan serbest oksijen radikallerine karşı mücadeleye de katkıda bulunabilirler .
yapısal rolVücut bileşimine sadece küçük bir oranda girmesine rağmen, eser elementler belirli dokuların gücünü güçlendirebilir. Bu, özellikle olduğu flor olarak hidroksiapatit kemik ve diş dokusu içinde bulunabilir.
Emilim, sindirim sırasında besinlerin asimilasyon aşamasıdır . İz elementler söz konusu olduğunda, katkı biçimlerinin, mineral tuzlarının veya organik komplekslerin çeşitliliği nedeniyle karmaşık olduğu ortaya çıkıyor: metalloproteinler , organometalikler , amino asitler , vitaminler vb.
İnce bağırsağın mukoza zarından geçiş, protein taşıyıcı veya organik moleküllerin bir taşıyıcısı tarafından hem aktif hem de pasif olabilir. Metal, taşıyıcının bir bileşeni için ikame edilebilir (örneğin bir amino asit yerine), ancak taşıyıcısı ile kompleks hale getirilebilir. İz element, spesifik olmayan taşıma proteinlerinin ilgileneceği bağırsak hücresinde de depolanabilir.
Kanda iyonik formda çok nadiren bulunan eser elementler çeşitli taşıyıcılarla bağlantılıdır:
Eser element rezervleri esas olarak karaciğerde bulunur . Doku düzeyinde, eser elementler spesifik depolama proteinlerine ( ferritin ve demir, vb.), aynı zamanda yüksek sistein içeriği sayesinde birçok tiyol radikali birçok metali tutabilen metallotiyonein gibi spesifik olmayan proteinlere bağlanabilir. .
İnsan vücudundaki birçok doku, deri, akciğer, böbrek ve karaciğer gibi metalleri vücuttan atabilir. Ancak, bu atılımın neredeyse tamamını gerçekleştiren bu son iki organdır. Her doku yalnızca belirli türdeki eser elementleri salgılayabilir:
Oranlarının düzenlenmesi ile sağlanır:
Genomda eser elementlerin metabolizmasını düzenleyen mekanizma, hücre içi depo proteinlerinin uyarılmasıdır.
Bağırsak emiliminin düzenlenmesiAbsorpsiyonun düzenlenmesi, öncelikle hücre içi depolama proteinlerinin indüklenmesi yoluyla gerçekleşir. Fazla miktarda arz bu nedenle, daha sonra daha fazla miktarda üretilen bu proteinler için geni indükleyecektir. Bu depolama proteinleri, fazla metali enterosit içinde sabitleyerek kan akışını sağlamak için hücreden geçmesini engeller. Bağırsak hücreleri hızla yenilenen bir epitel oluşturduğundan , fazla sabit metali yanlarında taşıyarak sindirim lümeninde hızla döküleceklerdir.
Ancak bu mekanizmanın bazı sınırlamaları vardır. Öncelikle bireyin yaşlanmasıyla birlikte fizyolojik olarak bozulur. Daha sonra, metalloproteinler nonspesifik olduğundan, toksik metalleri veya fazlalıkları olduğu kadar yararlı metalleri de sabitleyebilirler. Aşırı çinko temini böylece metallotiyonein sentezinin artmasına ve dolayısıyla daha az iyi emilecek olan bakır gibi metallerin daha büyük bağlanmasına yol açar. Çinko ve bakır durumunda, bu fenomen bakır eksikliği anemisine neden olabilir .
Spesifik depolama proteinlerinin sentezi geri besleme ile düzenlenir, böylece serum eser elementlerinin seviyelerinin kontrolüne izin verilir. Bu depolamanın kuralsızlaştırılmasından belirli genetik hastalıklar sorumlu olacak ve bu da Wilson hastalığı veya genetik hemokromatoz gibi aşırı hastalıklara yol açacaktır .