Hivenaine on mineraali suola tarpeen elämän organismin, mutta hyvin pieni määrä, on vähemmän kuin 1 ppm (1 mg per kg kehon painoa).
Hivenaineet ovat myrkyllisiä elimistölle, kun niitä on liian korkealla. Hivenaineen vaikutus riippuu annoksesta. Kun hivenaineen sanotaan olevan välttämätön , puute tai päinvastoin liiallinen saanti voi johtaa vakaviin häiriöihin.
Termi otettiin käyttöön kemisti Gabriel Bertrand , jonka työ alussa XX : nnen vuosisadan osoittavat toiminnan näiden elementtien maaperään, kasveihin ja eläimiin, ja mikä pieniä määriä tarpeet erottaa "tärkeimmät piirteet" tai " makroalkuaineet "
Tärkeät hivenaineet täyttävät seuraavat kriteerit:
Ravitsemuksellisesta näkökulmasta on mahdollista erottaa kahden tyyppiset hivenaineet puutosriskin mukaan:
Toisaalta jotkut hivenaineet ovat myrkyllisiä suurina annoksina. Toiset eivät todellakaan ole, mutta ne voivat johtua epätasapainosta elementtien välillä: Sinkin ylimäärä johtaa esimerkiksi kuparin puutteeseen.
H | Hei | |||||||||||||||||
Li | Olla | B | VS | EI | O | F | Syntynyt | |||||||||||
N / A | Mg | Al | Joo | P | S | Cl | Ar | |||||||||||
K | Se | Sc | Ti | V | Kr | Mn | Fe | Co | Tai | Cu | Zn | Ga | Ge | Ässä | Se | Br | Kr | |
Rb | Sr | Y | Zr | Huom | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | Sisään | Sn | Sb | Sinä | Minä | Xe | |
Cs | Ba | La | * | Hf | Sinun | W | Re | Luu | Ir | Pt | Klo | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | Klo | Rn |
Fr | Ra | Ac | ** | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
* | Tämä | PR | Nd | Pm | Sm | Oli | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lukea | ||||
** | Th | Pa | U | Np | Voisi | Olen | Cm | Bk | Vrt | On | Fm | Md | Ei | Lr |
|
Elementti | Symboli
kemiallinen |
Prosenttiosuus
massa- ruumiillinen |
Roolit |
---|---|---|---|
Happi | O | 65,0 | Muodostavat orgaanisia ja epäorgaanisia molekyylejä
Edistää glukoosin, elintarvikepolttoaineen hapettumista Siksi osallistuu soluenergian (ATP) tuotantoon |
Hiili | VS | 18.5 | Orgaanisten molekyylien (hiilihydraatit, lipidit, proteiinit, nukleiinihapot) ainesosa |
Vety | H | 9.5 | Muodostavat orgaanisia molekyylejä
Määrittää kehon nesteiden pH: n |
Typpi | EI | 3.2 | Muodostuvat proteiinit ja nukleiinihapot (geneettinen materiaali) |
Kalsium | Se | 1.5 | Löytyy luista ja hampaista
Vaikuttaa lihasten supistumiseen, hermoimpulssien siirtymiseen ja veren hyytymiseen |
Fosfori | P | 1.0 | Löytyy luista ja hampaista
Koostuu nukleiinihapoista, proteiineista ja ATP: stä |
Kalium | K | 0.4 | Läsnä soluissa
Vaikuttaa hermoimpulssien leviämiseen ja lihasten supistumiseen |
Rikki | S | 0,3 | Löytyy proteiineista, mukaan lukien supistuvat proteiinit |
Natrium | N / A | 0,2 | Löytyy solunulkoisissa nesteissä
Vaikuttaa vesitasapainoon, hermojen leviämiseen ja lihasten supistumiseen |
Kloori | Cl | 0,2 | Löytyy solunulkoisissa nesteissä |
Magnesium | Mg | 0,1 | Läsnä luissa
Vaikuttaa entsymaattiseen aktiivisuuteen metabolisissa reaktioissa |
Jodi | Minä | 0,1 | Vaikuttaa kilpirauhashormonien tuotantoon |
Rauta | Fe | 0,1 | Hemoglobiinin ja useiden entsyymien ainesosa |
Hivenaineet (alle 0,01%)
Kromi (Cr), koboltti (Co), kupari (Cu), tina (Sn), fluori (F), mangaani (Mn), molybdeeni (Mo), seleeni (Se), pii (Si), vanadium (V), sinkki (Zn).
Ne ovat osa entsyymien koostumusta tai ovat välttämättömiä niiden aktivoimiseksi.
Kasvien tärkeimmät hivenaineet ovat aakkosjärjestyksessä: boori , kupari , rauta , mangaani , molybdeeni ja sinkki .
Saada käsitys kasvien tarvitsemista määristä : hehtaari viiniköynnöstä absorboi vuodessa (keskimäärin ja suunnilleen) 200 grammaa booria, 180 grammaa kuparia, 600 grammaa rautaa, 300 grammaa mangaania, 4 grammaa molybdeeniä ja 250 grammaa sinkkiä. Verrattuna, 80000 g ( 80 kg ) ja kaliumin (K 2 O) tai kalsium .
Harvinaisia poikkeuksia lukuun ottamatta metalleja ei koskaan ole läsnä organismin vapaina ioneina. Niiden imeytyminen, kulkeutuminen samoin kuin niiden varastointi ja vaikutustapa ovat ehdollisia sitoutumalla proteiiniin.
Yhteyksiä on kahdenlaisia:
Hivenaineet voidaan ensin varastoida varaukseen. Tosiasiallisen käytön aikana ne voivat käydä hapettumis- , pelkistys- tai metylaatioreaktioissa spesifisten entsyymien vaikutuksesta. Niiden päärooli on kuitenkin sisällyttäminen entsyymeihin, joiden toiminnan kannalta ne ovat sitten välttämättömiä.
Sitoutumalla entsyymeihin hivenaineet pystyvät enimmäkseen muuttamaan näiden proteiinien konformaatiota toimiakseen katalysaattorina . Sidos metallin ja sen entsyymin välillä (jota kutsutaan sitten apoentsyymiksi ) on yleensä hyvin metallispesifinen tietylle entsyymille.
Näin entsyymiin liitetty hivenaine käyttäytyy entsymaattisena kofaktorina , mikä on välttämätöntä entsyymin moitteettoman toiminnan kannalta.
Näitä metalloentsyymejä on hyvin paljon eläinkunnassa. Siten on kuvattu yli kaksisataa entsyymiä, joiden sinkki on kofaktori.
Tietyt hivenaineet ovat myös osa vitamiinien rakennetta , kuten koboltti, joka on integroitu B12-vitamiiniin . Siksi ne eivät toimi suoraan kofaktorina, mutta ovat välttämättömiä orgaanisen koentsyymin koostumukselle.
Kasvikunnan, hivenaineet ovat myös pystyvät sitoutumaan apoenzymes jolloin muodostuu holoenzymes katalysoi useimmat elintärkeä reaktioita kasvin aineenvaihduntaan ( hengitys , energian siirto, fotosynteesin , jne ). Esimerkiksi yksi magnesiumin tärkeistä rooleista on klorofyllin valmistuksen mahdollistaminen .
HormonitTietyt hivenaineet osallistuvat epäsuorasti hormonaalisten signaalien muodostumiseen koentsyymitoiminnolla hormonin synteesin aikana. Hivenaineet voivat kuitenkin puuttua suoraan hormonaaliseen signaaliin joko osallistumalla hormonin (kuten jodi- ja kilpirauhashormonit ) molekyylirakenteeseen tai sen avaruuteen (kuten sinkki ja insuliini ) tai toimimalla hormonireseptoriin. Ne voivat sitten helpottaa tai päinvastoin estää hormonin tunnistamista sen reseptorissa.
ImmuunijärjestelmäIhmisillä, tiettyjä hivenaineita osallistua moitteettoman toiminnan immuunijärjestelmän , jonka kanteen entsyymien, mutta myös vuorovaikutusta molekyylien ilmentymistä ja transformaatio imusoluissa . Ne voivat myös myötävaikuttaa mahdollisesti myrkyllisen hapen vapaiden radikaalien torjuntaan .
Rakenteellinen rooliVaikka hivenaineet pääsevät ruumiin koostumukseen vain pienessä osassa, ne voivat vahvistaa tiettyjen kudosten voimaa. Tämä pätee erityisesti luun ja hammaskudoksen hydroksiapatiitissa olevan fluorin kanssa .
Imeytyminen on ravinteiden omaksumisen vaihe ruoansulatuksen aikana . Hivenaineiden tapauksessa se osoittautuu monimutkaiseksi johtuen niiden saantimuotojen, mineraalisuolojen tai orgaanisten kompleksien monimuotoisuudesta: metalliproteiinit , metalliorgaanit , aminohapot , vitamiinit jne.
Kuljetus ohutsuolen limakalvon läpi voi olla sekä aktiivista että passiivista proteiinin kuljettajan tai orgaanisten molekyylien kuljettajan välityksellä. Metalli voidaan korvata kuljettajan komponentilla (esimerkiksi aminohapon sijasta), mutta myös kompleksi sen kuljettajan kanssa. Hivenaine voidaan myös varastoida suoliston soluun, jossa epäspesifiset kuljetusproteiinit huolehtivat siitä.
Hivenaineet, joita veressä esiintyy hyvin harvoin ionimuodossa, liittyvät erilaisiin kuljettajiin:
Hivenaineiden varantoja on pääasiassa maksassa . Kudostasolla hivenaineet voivat sitoutua spesifisiin varastointiproteiineihin ( ferritiini ja rauta jne.), Mutta myös epäspesifisiin proteiineihin, kuten metallotioneiiniin, jonka monet tioliradikaalit pystyvät pitämään kiinni monista metalleista. Korkean kysteiinipitoisuutensa ansiosta .
Monet ihmiskehon kudokset kykenevät erittämään metalleja, olivatpa ne iho, keuhkot tai munuaiset ja maksa. Nämä kaksi viimeistä elintä suorittavat kuitenkin melkein kaiken tämän erittymisen. Jokainen kudos pystyy erittämään vain tietyntyyppisiä hivenaineita:
Niiden korkoasetuksella varmistetaan:
Genomissa hivenaineiden aineenvaihduntaa säätelevä mekanismi on solunsisäisten varastointiproteiinien indusointi.
Suolen imeytymisen säätelyImeytymisen säätely tapahtuu pääasiassa solunsisäisten varastointiproteiinien induktion kautta. Ylimääräinen tarjonta indusoi siten geenin näille proteiineille, joita tuotetaan sitten suurempana määränä. Nämä varastoproteiinit kiinnittävät ylimääräisen metallin enterosyytissä estäen sitä kulkemasta solun läpi verenkierron saamiseksi. Kun suolistosolut muodostavat nopeasti uusiutuvan epiteelin , ne hajoavat nopeasti ruoansulatuskanavassa, kuljettaen ylimääräistä kiinteää metallia mukanaan.
Tällä mekanismilla on kuitenkin tiettyjä rajoituksia. Ensinnäkin se hajoaa fysiologisesti yksilön ikääntyessä. Sitten metalloproteiinit ovat epäspesifisiä, ne voivat kiinnittää myrkyllisiä metalleja tai ylimääräisiä sekä hyödyllisiä metalleja. Liiallinen sinkin saanti johtaa siten metallotioneiinin lisääntyneeseen synteesiin ja siten metallien, kuten kuparin, sitoutumiseen, joka imeytyy siten vähemmän. Tapauksessa sinkin ja kuparin, tämä ilmiö voi aiheuttaa kuparin puutos anemia .
Spesifisten varastointiproteiinien synteesiä säätelee palaute, mikä mahdollistaa seerumin hivenaineiden tasojen hallinnan. Tietyt geneettiset sairaudet ovat vastuussa tämän varastoinnin vapauttamisesta, mikä johtaa ylikuormitussairauksiin, kuten Wilsonin tauti tai geneettinen hemokromatoosi .