Серед металів, іони яких входять до складу органічних сполук важливе місце належить цинку. Біохіміки внесли його в групу мікроелементів, чиє утримання в клітці не перевищує 00001 %. Катіони цинку можна зустріти як у тварин, так і в рослинних організмах, де він входить до складу біологічно активних речовин, наприклад, таких як гормони і ферменти, нуклеотиди, ліпіди та складні ефіри. Роль цинку в організмі людини різноманітна: він необхідний для правильного обміну речовин, нормального перебігу імунних процесів, здійснення репродуктивної функції. У даній статті ми детальніше розглянемо властивості сполук, що містять мікроелемент цинк, а також наведемо приклади, що ілюструють його значення в підтриманні гомеостазу організму.

Атом цинку як комплексоутворювач

Більшість ферментів, які забезпечують проведення реакцій клітинного метаболізму, являють собою комплексні речовини і містять іони заліза, магнію, міді, цинку. У біохімії вони називаються металоорганічними сполуками. Роль цинку в організмі людини полягає в тому, що він, будучи центральним іоном, входить до складу молекул гормонів, ферментів та інших біологічно активних речовин, наприклад інсуліну, лактатдегідрогенази, антипротеазного білка крові. Розглянемо їх далі.

Регуляція гліколізу

Одним з етапів енергетичного обміну в клітині є гліколіз – безкисневе розщеплення глюкози - основного енергетичного речовини клітини. Він здійснюється в присутності ферменту лактатдегідрогенази і призводить до перетворення вуглеводів в молочну кислоту. Надлишковий вміст лактату отруює цитоплазму клітини, для розщеплення цієї речовини до нешкідливою піровиноградної кислоти в цитозолі синтезується цинксодержащий фермент. Його дія призводить до нейтралізації молочної кислоти в клітинах серцевого м'яза, нефронах і міоцитах, звільняючи цитоплазму від токсину, що підтверджує важливу роль цинку в організмі людини. Зміст лактатдегідрогенази в крові використовується в діагностиці захворювань, що супроводжуються патологічним посиленням обміну речовин, зокрема розщеплення глюкози, наприклад, таких як рак печінки, шлунка, легень, запальних процесів нирок і дегенеративних змін у м'язах.

Роль цинку в розвитку імунної системи

Лімфатичні вузли, вилочкова заліза, червоний кістковий мозок, піднебінні мигдалини виробляють клітини, що володіють вираженим захисним ефектом проти бактерій, вірусів, чужорідних білків і токсинів. Рівень розвитку імунної системи вирішальним чином впливає на стан здоров'я людини і багато в чому залежить від своєчасного формування захисних елементів: імуноглобулінів, інтерферонів, фагоцитів, лімфоцитів, макрофагів. Як встановили біохімічні дослідження, всі вищеперелічені речовини і клітини, які борються з інфекційним початком, утворюються при безпосередній участі мікроелемента. Важлива роль цинку в організмі людини полягає в тому, що він бере участь у формуванні Т-лімфоцитів і клітин-кілерів. Вони несуть основне навантаження в знешкодження хвороботворних бактерій і вірусів, які викликають такі важкі захворювання, як туберкульоз, пневмонія, синдром імунодефіциту і т. д. Крім того, йони цинку активують клітинні гени, що відповідають за своєчасну реакцію на стресові фактори зовнішнього середовища та підвищення опірності організму до них. Також і гормони вилочкової залози – тимозин, тимопоэтин і тимулин - стають активними в присутності комплексних часток цинку, що сприяє посиленню імунних процесів.

Механізм впливу мікроелемента на вірусну інфекцію

Щоб розширити уявлення про те, яку роль відіграє вода в організмі людини, розглянемо його функції блокування реплікації нуклеїнових кислот і синтезу білкових молекул вірусів. Результати мікробіологічних досліджень підтвердили факт спрямованого антивірусного ефекту іонів цинку на збудників таких хвороб, як герпес, енцефаліт, грип. Зокрема, мікроелемент сприяє виділенню в кров різних видів інтерферонів, що допомагає на ранніх стадіях захворювання усунути стрімке розмноження вірусних частинок. Особливо це стосується процесів трансляції білків збудника, які виявляються заблокованими. Таким чином, біологічна роль цинку в організмі людини полягає в його яскраво виражений противірусний ефект, що забезпечує здатність клітин протистояти патогенних агентів.

Як цинк регулює репродуктивні функції людини?

Здатність до розмноження і продовження роду – найважливіша властивість усіх видів живих організмів. Для жіночого організму цинк необхідний в період вагітності, а його дефіцит проявляється в симптомах передменструального синдрому: мігрені, появі набряків і больових спазмів. Мікроелемент є найбільш значущим для правильного розвитку чоловічої статевої системи і фертильності гамет – сперматозоїдів. Маскулінний тип формування тіла, нормальне функціонування статевих залоз – яєчок і простати, життєздатність сперми – така роль цинку в організмі чоловіка. Цинк у вигляді комплексоутворювача входить до складу найважливішого статевого гормону – тестостерону, відповідає за весь процес сперматогенезу, репродуктивні властивості і лібідо чоловіки.

Ріст організму і його залежність від органічних сполук цинку

Відомо, що передня частка гіпофіза виробляє гормон соматотропін, від якого залежать фізіологічні процеси росту кісткової тканини. Поряд з гормоном росту в гіпоталамусі відбувається синтез інсуліноподібних молекул, які представляють собою поліпептиди і званих соматомединами. Вони містять атоми цинку і разом з соматотропином надходять у кров, впливаючи на процеси остеогенезу. Надмірна кількість ростових факторів призводить до таких захворювань, як гігантизм і акромегалія (непропорційно довгі кінцівки), а недолік гормонів викликає карликовість. Всі вищенаведені факти підтверджують вирішальну роль цинку в організмі дитини, процеси росту якого контролюються цинксодержащими гормонами.

Функції ферменту карбоангідрази

У процесах катаболізму в клітинах і міжклітинній рідині накопичується надмірна кількість продуктів розпаду: оцтового альдегіду, складних ефірів, вуглекислого газу. Щоб уникнути інтоксикації у ферментну групу організму входить карбоангідраза. Вона містить комплексний іон цинку і посилює реакцію взаємодії шкідливих речовин з водою. В результаті гідратації токсини нейтралізуються до нешкідливих для клітини сполук, наприклад вугільної кислоти. Фермент поряд з гемоглобіном входить до складу еритроцитів всіх ссавців, а не тільки людини. Карбоангідраза, що містить цинк знаходиться в червоних кров'яних тільцях, активізує розкладання токсичних кислих солей карбонатної кислоти, які накопичуються в крові внаслідок внутрішнього дихання, до води і вуглекислого газу. Цей факт доводить надзвичайно важливу роль цинку в життєдіяльності живих організмів.

Цинксодержащий фермент – інсулін

Підшлункова залоза – один з головних органів травної системи, виробляє цілий арсенал життєво важливих ензимів і гормонів, одним з яких є інсулін. Він містить дві білкові ланцюги, здатні зв'язуватися з іонами цинку. В такому стані інсулін впливає на глюкозу, що знаходиться в плазмі крові. Він знижує її надлишок, що з'являється після прийому вуглеводів, що містяться в хлібі, картоплі, кондитерських виробах. Гормон виробляється острівцями Лангерганса підшлункової залози, і при його недостатньому виділенні у людини розвивається цукровий діабет. Важлива роль цинку в організмі людини полягає ще і в тому, що інсулін, що містить його, також впливає на обмін білків і ліпідів, що призводить до депонування жиру в сальнику та підшкірній жировій клітковині.

Чим небезпечний недолік цинку для здоров'я людини?

Раніше ми встановили факт присутності мікроелемента у вигляді центрального атома комплексних органічних сполук, представленого в молекулах різних ферментів. Особливе місце серед них належить біологічно активним речовинам - карбоксипептидазам, що містить іони цинку. Ензими входять до складу панкреатичного соку і необхідні для нормального перетравлювання їжі у дванадцятипалій кишці та тонкому кишечнику. Вони також беруть участь у синтезі найважливіших гормонів, контролюючих обмін речовин: вазопресину, окситоцину, інсуліну. Доведено вплив цинксодержащих карбоксипептидаз на механізми згортання крові, репарацію тканин, функції розмноження. Очевидно, що дефіцит цинку позначається на самопочутті та має наступні симптоми: різке зниження імунітету, схильність до депресивних станів, порушення в роботі травної системи, аномалії у розвитку репродуктивної функції. Все це може призвести до незворотних змін в організмі людини.

Значення правильного харчування в профілактиці дефіциту цинку

Відмінною особливістю мікроелемента є те, що він повільно засвоюється органами травлення з продуктів рослинного і тваринного походження: яловичини, молока, арахісу, гарбузових і кунжутного насіння. Знижує всмоктування цинку ворсинками епітелію тонкого кишечника надлишковий вміст у хімусі грубої клітковини, фолієвої кислоти та іонів міді, кальцію і кадмію, які є антагоністами цинку. Добова потреба мікроелемента становить для дітей - від 3 до 7 мг, жінок – 8 мг, чоловіків – 11 мг. Коротко роль цинку в організмі людини можна охарактеризувати наступним чином: перебуваючи в підшлунковій залозі, гонадах, печінці, лімфоцитах і м'язах, мікроелемент є життєво необхідним для правильного протікання метаболічних реакцій, функціонування травної, ендокринної та статевої систем людини.