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1、第二十一章第二十一章 钙磷及微量元素Calcium, Phosphonium and Microelements 第一节 钙磷代谢第二节 微量元素重点难点熟悉了解掌握1. 钙磷在骨骼形成中的作用2. 钙磷代谢及其调控 3. 微量元素的作用，缺乏和过量时对机体的影响 1. 钙磷代谢紊乱可引起的疾病 2. 微量元素的运输和储存形式1. 微量元素吸收和排泄的方式钙 磷 代 谢第 1 节Metabolism of Calcium and Phosphorus一、钙磷在体内分布及其功能 （calcium） 是人体内含量最多的无机元素之一，成人含量 约为30 mol（1200g/70kg体重），仅次于碳、
2、氢、氧和氮（phosphorus） 正常成人约含19.4 mol（600 g） （一）钙既是骨的主要成分又具有重要的调节作用 pHpH（二）磷是体内许多重要生物分子的组成成分二、钙和磷的吸收与排泄受多种因素影响 主要来源: 牛奶、豆类和叶类蔬菜主要吸收部位:十二指肠和空肠上段1.酸性食物均有利于钙的吸收2.碱性磷酸盐、草酸盐和植酸盐不利于钙的吸收3.钙的吸收随年龄的增长而下降4.维生素D能促进钙和磷的吸收正常成人肾小球每日滤过约9g游离钙（1）肾小管对钙的重吸收量与血钙浓度相关。 血钙浓度降低可增加肾小管对钙的重吸收率，而血钙高时吸收率下降（2）肾对钙的重吸收受甲状旁腺激素的严格调控形式：无机
3、磷酸盐 部位：小肠上段肾小管对血磷的重吸收也取决于血磷水平，pH降低可增加磷的重吸收。甲状旁腺激素抑制血磷的重吸收 三、骨是人体内的钙磷储库和代谢的主要场所 钙磷代谢与动态平衡图四、钙磷代谢受三种激素的调节 主要调节激素：维生素D、甲状旁腺激素和降钙素主要调节靶器官：小肠、肾和骨 （一）维生素D促进小肠钙的吸收和骨盐沉积 1. 1,25-(OH)2D3与小肠黏膜细胞特异的胞浆受体结合，进入细胞核，刺激的生成，促进小肠对钙的吸收，磷的吸收也随之增加 2. 1,25-(OH)2D3可促进骨盐沉积，刺激成骨细胞分泌胶原，促进的成熟，有利于成骨（二）甲状旁腺激素具有升高血钙和降低血磷的作用 1. PT
4、H刺激破骨细胞的活化，使血钙与血磷增高 2. PTH促进肾小管对钙的重吸收，抑制对磷的重吸收 3. PTH还可刺激肾合成1,25-(OH)2D3，间接地促进小肠对钙、磷的吸收PTH的总体作用是使（三）降钙素是唯一降低血钙浓度的激素降钙素(calcitonin，CT)是合成的由32个氨基酸残基组成的多肽，其作用靶器官为骨和肾（1）CT，促进骨盐沉积，降（2）CT肾小管对钙、磷的重吸收 CT的总体作用 五、钙磷代谢紊乱可引起多种疾病 儿童佝偻病(rickets) 成人骨软化症(osteomalacia) 中、老年人骨质疏松(osteoporosis) 低磷血症高血钙症(hypercalcemia)
5、 尿路结石 常见于慢性肾病患者，与冠状动脉、心瓣膜钙化等严重心血管并发症密切相关；是引起继发性甲状旁腺功能亢进、维生素D代谢障碍、肾性骨病等的重要因素种类：概念：一、铁（一）运铁蛋白和铁蛋白分别是铁的运输和储存形式 铁(Fe3+)在血液中与运铁蛋白(transferrin)结合而运输 多余的铁以铁蛋白的形式主要储存于肝、脾、骨髓、小肠黏膜、胰等器官 体内铁的唯一排泄途径：细胞内有铁蛋白铁随着小肠黏膜上皮细胞脱落而排泄于肠腔 铁（iron）是体内含量最多的一种微量元素，成年男性平均含铁量约为50 mg/kg，女性约为30 mg/kg铁卟啉化合物：75%非铁卟啉类含铁化合物：25% （如含铁的黄素
6、蛋白、铁硫蛋白、运铁蛋白等）（二）体内铁主要存在于铁卟啉化合物和其他含铁化合物中人体内铁的代谢 （三）铁的缺乏与中毒均可引起严重的疾病 铁的缺乏：小细胞低血色性贫血 铁摄入过剩：血色素沉着症(hemochromatosis) 二、锌 血锌水平：0.10.15mmol/L 运输形式：与清蛋白或运铁蛋白结合而运输 储存形式：与金属硫蛋白(metallothionein)结合 排泄方式：主要经粪排泄，其次为尿、汗、乳汁锌(zinc)在人体内的含量仅次于铁，约为1.52.5g。成人每日需锌1520mg（一）清蛋白和金属硫蛋白分别参与锌的运输和储存 功能：含锌金属酶的组成成分、锌指蛋白中锌指模体的成分（
7、二）锌是含锌金属酶和锌指蛋白的组成成分 （三）锌缺乏可引起多种疾病 缺乏症： 皮肤炎、伤口愈合缓慢、脱发、神经精神障碍，儿童发育不良、睾凡萎缩等三、铜 60%的铜与铜蓝蛋白(ceruloplasmin) 紧密结合，其余的与清蛋白疏松结合或与组氨酸形成复合物 主要随胆汁排泄成人体内铜(copper)的含量约为80110mg，肌肉中约占50%，10%存在于肝 （一）铜在血液中主要与铜蓝蛋白结合而运输 缺乏症：小细胞低色素性贫血、白细胞减少、出血性血管改变、骨脱盐、高胆固醇血症和神经疾患 中毒：蓝绿粪便、唾液，以及行动障碍（二）铜是多种含铜酶的辅基 （三）铜缺乏可导致小细胞低色素性贫血等疾病 体内多
8、种酶的辅基，含铜的酶多以氧分子或氧的衍生物为底物。 增强血管生成素(angiogenin)对内皮细胞的亲和力、增加血管内皮生长因子(VEGF)和相关细胞因子的表达与分泌，促进血管生成。四、锰 运输形式：大部分与血浆中-球蛋白和清蛋白结合而运输， 少量与运铁蛋白结合 储存部位：骨、肝、胰和肾 排泄方式：主要经胆汁，少量随胰液排出，尿中排泄很少人体内含锰(manganese)约1220mg。成人每日需25mg （一） 大部分锰与血浆中-球蛋白和清蛋白结合而运输 缺乏症：生长发育受到影响 中毒：抑制呼吸链中复合物和Na-K-ATP酶的活性，造成氧自由基的过量产生；干扰多巴胺的代谢，导致精神病和帕金森
9、神经功能障碍（锰疯狂）（二）锰是多种酶的组成成分和激活剂 （三）过量摄入锰可引起中毒 多种酶的组成成分和激活剂 体内正常免疫功能、血糖与细胞能量调节、生殖、消化、骨骼生长、抗自由基等均需要锰 五、硒 运输形式：与和球蛋白结合，小部分与VLDL结合而运输 排泄方式：主要随尿及汗液排泄 人体含硒(selenium)约为14mg21mg。成人日需要量在30 g 50g （一）大部分硒与和球蛋白结合而运输 l谷胱甘肽过氧化物酶是重要的含硒抗氧化蛋白，降低细胞内H2O2的含量，保护细胞膜，并加强维生素E的抗氧化作用l硒蛋白P是血浆中的主要硒蛋白，可表达于各种组织，既是硒的转运蛋白，也是内皮系统的抗氧化剂
10、l硫氧还蛋白还原酶参与调节细胞内氧化还原过程，参与DNA合成的修复机制 （二）硒以硒半胱氨酸形式参与多种重要硒蛋白的组成 可引发糖尿病、心血管疾病、神经变性疾病、某些癌症等，如：克山病l缺硒可导致肝脏碘甲腺原氨酸脱碘酶活性降低。缺硒同时伴有缺碘可引起肝脏碘甲腺原氨酸脱碘酶活性极度降低l硒参与辅酶Q和辅酶A的合成（三）硒缺乏可引发多种疾病 六、碘人体含碘（iodine）为2550mg，成人每日需碘100300mg（一）碘在甲状腺中富集 人体内的碘约30%集中在甲状腺内，用于合成甲状腺激素 碘主要由食物中摄取，吸收部位主要在小肠，吸收率可高达 100% 碘主要随尿排出，尿碘约占总排泄量的85%（二
11、）碘是甲状腺激素的组成成分 碘在人体内的一个主要作用是参与甲状腺激素的合成 碘的另一重要功能是抗氧化作用 碘还可以与细胞膜多不饱和脂肪酸的双键接触，使之不 易产生自由基（三）碘缺乏可引起地方性甲状腺肿 缺乏症: 地方性甲状腺肿，严重可致发育停滞、痴呆，如胎儿期缺碘可致呆小病 中毒：高碘性甲状腺肿，表现为甲状腺功能亢进及一些中毒症状人体含钴（cobalt）为1.1mg。人体对钴的需要量小于1mg/d七、钴（一）钴在小肠的吸收形式是维生素B12 吸收形式：来自食物中的钴必需在肠内经细菌合成 维生素B12后才能被吸收利用 储存形式：主要以维生素B12和B12辅酶形式储存于肝脏 排泄部位：钴主要从尿中
12、排泄（二）钴是维生素B12的组成成分 （三）钴缺乏常表现为维生素B12缺乏的一系列症状 钴的作用形式：维生素B12和B12辅酶 钴的作用：可激活很多酶，如能增加唾液中淀粉酶活性等 人体含氟（fluorine）为26g，生理需要量每日为0.51.0mg，其中90%分布于骨、牙中，少量存在于指甲、毛发及神经肌肉中 八、氟（一）氟主要与球蛋白结合而运输吸收：氟主要经胃肠道吸收，氟易吸收且迅速运输：与球蛋白结合而运输，少量以氟化物形式运输排泄：体内氟约80%从尿排出机制：氟能与羟磷灰石吸附，形成氟磷灰石，加强对龋齿的抵抗作用其他生物学效应：氟可直接刺激胞膜G蛋白，激活腺苷酸环化酶或磷脂酶C，启动细胞内
13、cAMP或磷脂酰肌醇信号系统，引起广泛生物效应（二）氟与骨、牙的形成及钙磷代谢密切相关（三）体内氟缺乏或过多均可引起疾病 缺氟可致骨质疏松，易发生骨折；牙釉质受损易碎；易发生龋齿氟过多：可引起骨脱钙和白内障；氟斑牙和氟骨症；影响肾上腺、生 殖腺等多种器官的功能 （二）铬与胰岛素的作用密切相关 铬是铬调素（chromodulin）的组成成分。铬调素通过促进胰岛素 与细胞受体的结合，增强胰岛素的生物学效应 铬是核酸类（DNA和RNA）的稳定剂，可防止细胞内某些基因的 突变并预防肿瘤的发生九、铬人体含铬（chromium）为6 mg左右，每日需要量为3040mg（一）细胞内铬主要存在于细胞核中铬缺乏
14、的主要表现在胰岛素的有效性降低，造成葡萄糖耐量受损，血清胆固醇和血糖上升铬中毒主要侵害皮肤和呼吸道，出现皮肤黏膜的刺激和腐蚀作用，严重者发生急性肾功能衰竭（三）铬缺乏和过量对人体均有危害人体含钒（vanadium）约为25mg，每日需要量为60mg十、钒（一）钒以离子状态与转铁蛋白结合而运输 吸收：环境中的钒可经皮肤和肺吸收入体中运输：血液中约95%的钒以离子状态与转铁蛋白结合而送输储存：矾主要储存在脂肪组织中，少量分布于肝、肾和骨等部位排泄：大部分钒由尿排出，也可通过胆汁排出（三）钒可作为多种疾病治疗的辅助药物 造血 降血糖 降低胆固醇（二）钒可能通过与磷酸和Mg2+竞争结合配体干扰细胞的生
15、化反应过程 抑制的酶：核糖核酸、磷酸果糖激酶、磷酸甘油醛激酶、 6-磷酸葡萄糖酶、磷酸酪氨酸蛋白激酶等人体含硅（silicon）约18mg。每日需要量为2050mg十一、硅（一）血液中的硅以单晶硅的形式存在 吸收：硅不易吸收，稳定的胶体硅吸收较好运输：单晶硅，血液中的硅不与蛋白质结合排泄：尿液（二）硅参与结缔组织和骨的形成 硅是胶原组成成分之一脯氨酰羟化酶具有最大活性时则需要硅的存在硅可增加结缔组织的弹性和强度，并维持其结构的完整性食物中的硅能增加钙化的速度（三）长期吸入大量含硅的粉尘可引起矽肺 矽肺发病机制：肺部广泛的结节性纤维化病变，微血管循环障碍等血管壁中硅含量与人和动物动脉粥样硬化程度
16、呈反比正常成年人体内含镍（nickel）为610mg，每日生理需要量为2535g十二、镍（一）镍主要与清蛋白结合而运输 运输形式：主要与与清蛋白结合而运输。一小部分镍可与组氨酸、 天冬氨酸、2-巨球蛋白结合储存部位：主要分布于肾、肺、脑、脊髓、软骨、结缔组织，皮肤 等部位（二）镍与多种酶的活性有关激活的酶：肝内葡糖-6-磷酸脱氢酶、乳酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶影响的代谢：NADH的生成、糖的无氧酵解、三羧酸循环等（三）镍是最常见的致敏性金属 镍是一种潜在的致敏因子缺镍可伴有铁吸收减少、与糖尿病、贫血、肝硬化、尿毒症、肝脂质和磷脂代谢异常等有关（一）钼以钼酸根的形式与血
17、液中的红细胞松散结合而转运（二）钼是三种含钼酶的辅基 是黄嘌呤氧化酶、醛氧化酶和亚硫酸盐氧化酶的辅基（三）钼缺乏与多种疾病的发生发展有关 钼缺乏可导致儿童和青少年生长发育不良、智力发育迟缓，并与克山病、肾结石和大骨节病等疾病的发生有关一个体重70kg的健康人含钼（molybdenum）约9mg。成人适宜摄入量为每日60g 十三 钼（一）锡主要由胃肠道和呼吸道进入人体 吸收途径：锡除了胃肠道吸收外，也可通过呼吸道进入人体，皮肤及眼结膜等也是锡进入人体的途径排泄途径：粪便和尿液（二）锡可促进蛋白质和核酸的合成体内锡的作用主要为促进生长发育、影响血红蛋白的功能和促进伤口的愈合。这些作用与锡促进蛋白质
18、和核酸的合成有关。（三）缺锡可导致蛋白质和核酸代谢的异常 明显缺锡将导致蛋白质和核酸的代谢异常，从而阻碍生长发育，若严重缺锡发生在儿童，有可能导致侏儒症的发生 人体含锡（tin）较少，每日约需3.5mg。十四、锡本 章 小 结 钙、磷主要以无机盐形式存在体内，约99.7以上的钙与87.6以上的磷以羟磷灰石的形式存在于骨骼和牙齿中，骨是人体内的钙磷储库和代谢的主要场所 钙与磷除了作为骨的主要组成外，还具有许多重要的生理功能，钙磷代谢受PTH、CT和1，25-二羟维生素D3调控，并维持血钙与血磷浓度的相对恒定 微量元素在人体中存在量低于人体体重0.01%、每日需要量在100 mg以下的元素 。绝大
19、多数为金属元素 体内的微量元素一般结合成化合物或络合物，广泛分布于各组织中，含量较恒定 微量元素通过形成结合蛋白、酶、激素和维生素等在体内发挥着参与：构成酶活性中心或辅酶、参与体内物质运输、参与激素和维生素的形成等重要生理作用 ：是血红蛋白、呼吸链的主要复合物等的重要组成部分 ：是含锌金属酶和许多锌指蛋白的组成成分 ：是体内多种酶的辅基 ：是多种酶的组成成分和激活剂 ：在体内以硒半胱氨酸的形式存在于硒蛋白中 ：参与甲状腺激素的合成 ：主要以维生素B12的形式发挥作用 ：与骨、牙的形成及钙磷代谢密切相关 ：是铬调素的组成成分 ：可能通过与磷酸和Mg2+竞争结合配体干扰细胞的生化反应过程：参与结缔
20、组织和骨的形成 ：参与多种酶蛋白的组成，与多种酶的活性有关 ：是三种含钼酶（黄嘌呤氧化酶、醛氧化酶和亚硫酸盐氧化酶）的辅基 ：锡可促进蛋白质和核酸的合成在病理生理学等学科介绍是血红蛋白、呼吸链的主要复合物等的重要组成部分是含锌金属酶和许多锌指蛋白的组成成分是体内多种酶的辅基是多种酶的组成成分和激活剂在体内以硒半胱氨酸的形式存在于硒蛋白中参与甲状腺激素的合成主要以维生素主要以维生素B12的形式发挥作用的形式发挥作用与骨、牙的形成及钙磷代谢密切相关是铬调素的组成成分可能通过与磷酸和Mg2+竞争结合配体干扰细胞的生化反应过程参与结缔组织和骨的形成参与多种酶蛋白的组成，与多种酶的活性有关参与多种酶蛋白的组成，与多种酶的活性有关是三种含钼酶（黄嘌呤氧化酶、醛氧化酶和亚硫酸盐氧化酶）的辅基锡可促进蛋白质和核酸的合成