Stopový prvek je minerální soli nutné pro život organismu, ale ve velmi malém množství, méně než 1 ppm (1 mg na kg tělesné hmotnosti).
Stopové prvky jsou toxické pro tělo, jsou-li přítomny na příliš vysoké úrovni. Účinek stopového prvku závisí na přijaté dávce. Pokud se o stopovém prvku říká, že je nezbytný , může jeho nedostatek nebo naopak nadměrný příjem vést k vážným poruchám.
Termín byl představen chemik Gabriel Bertrand , jehož práce na začátku XX th století ukazují účinek těchto prvků na půdu, rostliny a zvířata, a která malé množství potřeby odlišují „hlavní prvky“ nebo „ makroprvky “
Základní stopové prvky splňují následující kritéria:
Z hlediska výživy je možné rozlišit dva typy stopových prvků podle rizika nedostatku:
Naopak, některé stopové prvky jsou při vysokých dávkách toxické. Jiné nejsou ve skutečnosti, ale mohou být původcem nerovnováhy mezi prvky: nadbytek zinku vede například k nedostatku mědi.
H | Ahoj | |||||||||||||||||
Li | Být | B | VS | NE | Ó | F | narozený | |||||||||||
N / A | Mg | Al | Ano | P | S | Cl | Ar | |||||||||||
K. | To | Sc | Ti | PROTI | Cr | Mn | Fe | Spol | Nebo | Cu | Zn | Ga | Ge | Eso | Se | Br | Kr | |
Rb | Sr | Y | Zr | Pozn | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | v | Sn | Sb | Vy | Já | Xe | |
Čs | Ba | The | * | Hf | Vaše | Ž | Re | Kost | Ir | Pt | Na | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | Na | Rn |
Fr. | Ra | Ac | ** | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt. | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
* | Tento | Pr | Nd | Odpoledne | Sm | Měl | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Číst | ||||
** | Čt | Pa | U | Np | Mohl | Dopoledne | Cm | Bk | Srov | Je | Fm | Md | Ne | Lr |
|
Živel | Symbol
chemikálie |
Procento
Hmotnost tělesně |
Role |
---|---|---|---|
Kyslík | Ó | 65,0 | Konstituování organických a anorganických molekul
Přispívá k oxidaci glukózy, potravinářského paliva Proto se podílí na výrobě buněčné energie (ATP) |
Uhlík | VS | 18.5 | Složka organických molekul (sacharidy, lipidy, bílkoviny, nukleové kyseliny) |
Vodík | H | 9.5 | Konstituování organických molekul
Určuje pH tělesných tekutin |
Dusík | NE | 3.2 | Konstituující proteiny a nukleové kyseliny (genetický materiál) |
Vápník | To | 1.5 | Nalezeno v kostech a zubech
Přispívá ke svalové kontrakci, přenosu nervových impulsů a srážení krve |
Fosfor | P | 1.0 | Nalezeno v kostech a zubech
Skládá se z nukleových kyselin, bílkovin a ATP |
Draslík | K. | 0,4 | Přítomný v buňkách
Přispívá k šíření nervových impulsů a svalové kontrakce |
Síra | S | 0,3 | Nalezeno v proteinech včetně kontraktilních proteinů |
Sodík | N / A | 0.2 | Nalezeno v extracelulárních tekutinách
Přispívá k vodní rovnováze, šíření nervů a kontrakci svalů |
Chlór | Cl | 0.2 | Nalezeno v extracelulárních tekutinách |
Hořčík | Mg | 0,1 | Přítomný v kostech
Přispívá k enzymatické aktivitě při metabolických reakcích |
Jód | Já | 0,1 | Přispívá k produkci hormonů štítné žlázy |
Žehlička | Fe | 0,1 | Složka hemoglobinu a několika enzymů |
Stopové prvky (představující méně než 0,01%)
Chrom (Cr), kobalt (Co), měď (Cu), cín (Sn), fluor (F), mangan (Mn), molybden (Mo), selen (Se), křemík (Si), vanad (V), zinek (Zn).
Jsou součástí složení enzymů nebo jsou nezbytné pro jejich aktivaci.
U rostlin jsou hlavními stopovými prvky v abecedním pořadí: bór , měď , železo , mangan , molybden a zinek .
Pro představu o množství potřebném pro rostliny : hektar vinné révy absorbuje ročně (v průměru a přibližně) 200 gramů boru, 180 gramů mědi, 600 gramů železa, 300 gramů manganu, 4 gramy molybdenu a 250 gramů zinku. Pro srovnání, 80 000 gramů ( 80 kg ) potaše (K 2 O) nebo vápník .
Až na vzácné výjimky nejsou kovy v organismu nikdy přítomny jako volné ionty. Jejich absorpce, transport, stejně jako jejich skladování a způsob působení, jsou podmíněny vazbou na protein.
Existují dva typy možných připojení:
Stopové prvky lze nejdříve uložit do zálohy. Při skutečném použití mohou pod vlivem specifických enzymů podstoupit oxidační , redukční nebo methylační reakce . Jejich hlavní rolí je však zabudování do enzymů, pro jejichž fungování jsou pak nezbytné.
Vazbou na enzymy jsou stopové prvky většinou schopné změnit konformaci těchto proteinů, aby fungovaly jako katalyzátory . Vazba mezi kovem a jeho enzymem (tehdy nazývaným apoenzym ) je obvykle pro daný enzym velmi specifická.
Stopový prvek takto spojený s enzymem se chová jako enzymatický kofaktor , nezbytný pro správné fungování enzymu.
Tyto metaloenzymy jsou v živočišné říši velmi četné. Bylo tedy popsáno více než dvě stě enzymů, které mají zinek jako kofaktor.
Některé stopové prvky jsou také součástí struktury vitamínů , například kobalt integrovaný do vitaminu B12 . Nepůsobí tedy přímo jako kofaktor, ale jsou nezbytné pro složení organického koenzymu.
V rostlinné říši, stopové prvky, jsou také schopny se vázat na apoenzymy pro vytvoření holoenzymes katalyzujících většinu důležitých reakcích metabolismu rostlin ( dýchání , přenosu energie, fotosyntéza , atd ). Jednou z důležitých rolí hořčíku je například umožnit výrobu chlorofylu .
HormonyNěkteré stopové prvky se nepřímo podílejí na tvorbě hormonálních signálů působením koenzymu během syntézy hormonu. Stopové prvky však mohou zasahovat přímo do hormonálního signálu, a to buď účastí v molekulární struktuře hormonu (jako jsou jód a hormony štítné žlázy ), nebo v jeho prostorové konformaci (jako je zinek a inzulín ), nebo působením na hormonální receptor. Mohou pak usnadnit nebo naopak potlačit rozpoznání hormonu jeho receptorem.
Imunitní systémU lidí se určité stopové prvky podílejí na správném fungování imunitního systému působením na enzymy, ale také interakcí s molekulami exprese a transformace lymfoidních buněk . Mohou také přispět k boji proti volným radikálům kyslíku , potenciálně toxickým.
Strukturální rolePřestože stopové prvky vstupují do složení těla jen v malé míře, mohou posílit sílu určitých tkání. To je zejména případ fluoru v hydroxyapatitu v kostech a zubních tkáních.
Absorpce je asimilační fáze živin během trávení . U stopových prvků se ukázalo, že je to složité kvůli rozmanitosti jejich forem příspěvku, minerálních solí nebo organických komplexů: metaloproteiny , organokovové látky , aminokyseliny , vitamíny atd.
Transport přes sliznici tenkého střeva může být aktivní i pasivní, transportérem proteinů nebo transportérem organických molekul. Kov může být nahrazen složkou transportéru (například místo aminokyseliny), ale také komplexován s transportérem. Stopový prvek může být také uložen ve střevní buňce, kde se o něj postarají nespecifické transportní proteiny.
Stopové prvky, velmi zřídka přítomné v iontové formě v krvi, jsou spojeny s různými transportéry:
Zásoby stopových prvků existují, hlavně v játrech . Na tkáňové úrovni se stopové prvky mohou vázat na specifické zásobní proteiny ( feritin a železo atd.), Ale také na nespecifické proteiny, jako je metalothionein, jehož mnoho thiolových radikálů je schopno zadržet mnoho kovů díky vysokému obsahu cysteinu. .
Mnoho tkání v lidském těle je schopno vylučovat kovy, ať už jde o kůži, plíce nebo ledviny a játra. Jsou to však právě tyto poslední dva orgány, které provádějí téměř veškeré toto vylučování. Každá tkáň je schopna vylučovat pouze určité typy stopových prvků:
Zajištěno regulací jejich sazby:
V genomu je mechanismem regulujícím metabolismus stopových prvků indukce intracelulárních zásobních proteinů.
Regulace střevní absorpceRegulace absorpce nastává primárně indukcí intracelulárních zásobních proteinů. Přebytek nabídky tak indukuje gen pro tyto proteiny, které se pak produkují ve větším množství. Tyto zásobní proteiny fixují přebytečný kov uvnitř enterocytu a zabraňují mu v průchodu buňkou za účelem získání krevního oběhu. Vzhledem k tomu, že střevní buňky tvoří rychle se obnovující epitel , budou rychle deskvamovat v zažívacím lumenu a přenášet s sebou přebytečný fixovaný kov.
Tento mechanismus má však určitá omezení. Nejprve se fyziologicky degraduje se stárnutím jedince. Poté, co jsou metaloproteiny nespecifické, mohou fixovat toxické kovy nebo v přebytku i užitečné kovy. Nadměrný přísun zinku tedy vede ke zvýšené syntéze metalothioneinu, a tím k větší vazbě kovů, jako je měď, které budou proto méně dobře absorbovány. V případě zinku a mědi může tento jev vyvolat anémii z nedostatku mědi.
Syntéza specifických zásobních proteinů je regulována zpětnou vazbou, což umožňuje kontrolu hladin stopových prvků v séru. Některá genetická onemocnění budou zodpovědná za deregulaci tohoto skladování, což povede k chorobám z přetížení, jako je Wilsonova choroba nebo genetická hemochromatóza .