《常量元素镁磷》PPT课件.ppt

镁（Mg),镁是英国著名化学家Davy于是1808年从镁盐中分离出来的，它属于一种常见的碱土金属元素，主要以无机盐的形式广泛分布于自然界中，其原子序数为12，相对原子质量24.305，有惟一的氧化态形式+2价，在地壳中的平均含量为27.64g/kg。,镁（Mg),镁对植物是必需的，绿色植物的叶绿素就是一类含镁的卟啉衍生物，它是植物叶绿素体中最重要的一种光合色素。镁对动物和人体同样是必需的，但人类对此的认识却经历了一个漫长的过程。早在古罗马时期，人们就利用一种白色的含镁内盐来治疗多种疾病，尽管当时并不知道对疾病真正起作用的是这种盐中的镁原子。,镁（Mg),1859年，人们发现动物体内含有镁，不过当时并没有意识到镁对动物可能具有重要的生理功能。直到1926后，法国的Leroy首次利用小鼠试验证明镁是动物的一种必需营养素。随后人们又观察到动物镁缺乏的一系列症状.1933-1944年期间证明镁也是人体的必需元素之一。,镁（Mg),目前的研究认为，碱土金属中只有钙和镁具有明显的生物学意义。镁的生理功能主要表现为它是骨骼和牙齿的组成成分，是糖、蛋白质代谢的必需元素，是体内高能磷酸键转移酶的重要激活剂，是钙离子兴奋作用的拮抗剂等。机体内一旦缺乏镁，就会对健康造成诸多不利影响，产生疲倦、恶心、肌肉痉挛、心率加快、精神错乱、定向力障碍等一系列病症。,一、镁在机体中的分布与代谢,成年人体内约含有2030g的镁，占人体体重的0.05%.其中约有60%的镁是以磷酸盐和碳酸盐的形式存在于骨骼和牙齿中,部分骨骼中的镁在需要的时候可以释放出来维持血液和机体组织中正常镁的水平。另有38%的镁是以与蛋白质结合成络合物的形式存在于软组织中,其中在肌肉和肝脏组织中的含量最高。.,此外还有2%的镁贮存在于红细胞内,部分存在于血清中。但无论血清中的镁或是红细胞内的镁都是以游离镁、复合镁和蛋白结合镁三种形式存在，三者的百分比分别为55%、13%和32%。,从膳食中摄入的镁，主要在小肠中被吸收，吸收率在30%50%之间波动。人体对镁的吸收受多种因素的影响:如镁的总摄入量；食物在肠道中通过的时间；水分的摄入量；食物中钙、磷、草酸、植酸的含量等等。,促进镁吸收的食物：食物中的钙、维生素D、乳糖和蛋白质甲状旁腺激素也会增加镁的吸收干扰镁吸收的食物：而草酸、植酸和长链饱和脂肪酸等则会干扰镁在小肠的吸收。,被机体吸收的镁经体内代谢后绝大部分从尿中排出，也有一小部分经汗液排出体外，未被吸收的镁则由粪便排出。肾脏是调节体内镁水平的主要器官，可以通过肾上腺皮质分泌的醛固酮来调节镁的排泄速度。当体内镁水平下降时，肾脏就会降低到最小程度。当体内镁水平升高时，肾脏又可以通过加速镁排泄达到体内的镁平衡。因此正常机体通过肾脏的排泄机制和肠的吸收机制，可以调节波动幅度很大的镁摄入量。,二、镁的生理功能,人类开始对镁的生理作用的研究，是从二十世纪七十年代末、八十年代初开始的，而对人体镁缺乏症，直到二十世纪末才引起注意。1995年在美国举行的一次营养学会议上专家们估计，美国人患镁缺乏症的人数占总人数的20以上，个别地区竟达80以上，这个数字实在令人震惊!,二、镁的生理功能,镁的含量在人体宏量金属元素中占第四位，它对人体所具有的生理功能主要包括以下几点：镁和钙、磷共同构成骨骼和牙齿的主要成分。镁是体内许多酶系统的激活剂。镁是钙离子的拮抗剂。,1、镁是骨骼和牙齿的组成成分之一,人体中60%的镁贮存于骨骼和牙齿中，这表明镁在骨骼和牙齿的生物矿化以及功能中存在着某种必然联系。成人骨骼中含镁的30%是位于骨的有限的表面池内，起着体内“镁池”的作用，当血浆镁浓度过高时它可以贮存一部分多余的镁，当血浆中镁浓度下降时它又可以释放出一部分镁来维持正常的血浆水平。,更为重要的是，骨骼中大部分的镁通过置换骨骼中的一部分钙盐与骨晶体紧密地结合在一起，组成不可分割的共同体，这部分的镁改变并加强了骨骼的结构，使骨骼具有更高的强度。镁与牙齿的功能也是密不可分的。在牙齿的组成中，牙釉质是密度最大、硬度最高的组织，其无机成分主要是氟磷灰石3Ca3(PO4)2.CaF2。动物试验证明，在牙釉质的形成过程中，镁起着重要的作用。如果机体内缺乏镁，则不论钙摄取多少都只能形成硬度极低的牙釉质，且这种牙组织容易受到酸的腐蚀。,2、镁是体内酶系统的激活剂,机体中游态的镁离子浓度虽然很低，但这部分镁通过作用于体内多种酶系统而发挥出重要的生理功能。镁是一些酶的结构促进剂，维持这些酶稳定的空间构象。例如Mg2+能稳定丙酮酸脱羧酶的空间构象，加速丙酮酸脱去羧基生成乙醛的反应Mg2+还能激活许多激酶和羧化酶，如己糖激酶、葡萄糖酸激酶、磷酸核糖激酶、吡哆醛激酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶和二磷酸核酮糖羟化酶等。,3、镁是钙的拮抗剂,神经冲动的传递，需要神经元轴突中神经递质的释放。Mg2+对神经系统的抑制作用，就是通过减少或阻断轴突处神经递质（如乙酰胆碱）的释放，从而达到阻碍神经冲动的目的。这是Mg2+对Ca2+拮抗作用的一方面表现，因为介质中的Ca2+有利于神经递质的释放。Mg2+对Ca2+拮抗作用的另一方面表现是Mg2+具有抑制肌肉收缩的作用，而Ca2+对肌肉的收缩有兴奋作用。,三、镁与疾病的关系,脑血管病 最近，日本学者通过调查发现，饮食中，镁、钙的含量与脑动脉硬化发病率有关,科研结果显示,当血管平滑肌细胞内流入过多的钙时，会引起血管收缩，而镁能调解钙的流出、流入量。因此缺镁可引起脑动脉血管收缩脑梗塞急性期病人脑脊液中镁的含量比健康人低，而静脉注射硫酸镁后，会引起脑血流量的增加,血中钙离子过多也会引起血管钙化，镁离子可抑制血管钙化.所以镁被称为天然钙拮抗剂实验还证实，脑脊液和脑动脉壁中保持高浓度镁是血管痉孪的缓冲机制。,三、镁与疾病的关系,高血压病 美国学者在研究高血压病因时发现：给患者服用胆碱(维生素B群中的一种)一段时间后，患者的高血压病症，像头痛、头晕、耳鸣、心悸都消失了根据生物化学的理论，胆碱可在体内合成，而实际合成中,必须有镁的帮助，在高血压患者中往往存在严重的缺镁情况,糖尿病 糖尿病是由于吃过多的动物性蛋白质及高热量所致我们来看美国一位生化博士对糖尿病原因的叙述：当人体吸收的维生素B6过少时，人体所吸收的色氨酸就不能被身体利用，它转化为一种有毒的黄尿酸，当黄尿酸在血中过多时，在四十八小时就会使胰脏受损，不能分泌胰岛素而发生糖尿病，同时血糖增高，不断由尿中排出只要B6供应足够，黄尿酸就减少，镁可减少身体对B6的需要量，同时减少黄尿酸的产生凡患糖尿病的人，血中的含镁量特别低.因此，糖尿病是维生素B6、镁这两种物质缺乏而引起的,镁与其他疾病有人曾推测镁与肿瘤之间存在着某种关系，因为在波兰一些含镁丰富的地区发现，该地区白血病的发病率低于缺镁地区。但目前为止，还没有足够的证据说明两者之间存在着必然联系。适量的镁对预防尿道结石具有一定的意义，它可防止钙盐在尿道中的沉积。此外缺镁还会引起蛋白质合成系统的停滞，荷尔蒙分泌的减退，消化器官的机能异常，脑神经系统的障碍等等，这些病症有许多是直接或间接和镁参与的代谢系统变异有关。,四、人体对镁的需要量及来源,人体缺镁与下列情况有关蔬菜摄入量不足、蔬菜加工致使含镁量大减经常食用磷过剩食品，如：肉、鱼、蛋、虾等，动物蛋白食物中的磷化合物能使肠道中的镁吸收困难，而这些磷过剩的食物却是我们推祟的高蛋白营养物靠雪水生活的地区，经常饮用“纯水”的人们“纯水”包括蒸馏水、太空水、纯净水，这些水固然纯净，但它在除去有害物质的同时，也除去了包括镁在内的有益营养物质,酒、咖啡和茶水中的咖啡因也会使食物中的镁在肠道吸收困难，造成镁排泄增加。食用食盐过量会使细胞内的镁减少身心负荷“超载”引起应激反应，可使尿镁排泄增加,四、人体对镁的需要量及来源,四、人体对镁的需要量及来源,要精确确定镁需要量是十分因难的，因为机体对镁的吸收受到多因素的影响其中婴儿的日推荐量为5070mg，儿童为150250mg，成人为300400mg，孕妇和乳母在300mg基础上相应增加150mg。中国对成年人镁的日推荐量为200300mg，同时认为孕妇和乳母每天摄入约300mg的镁即可保持代谢平衡。,四、人体对镁的需要量及来源,镁广泛分布于各种食物中，正常的膳食摄入通常可以满足机体对镁的生理需要，但妇女如果过度节食就有可能导致镁的摄入低于日推荐量。坚果类、麦麸和麦胚中含有丰富的镁，新鲜的绿叶蔬菜、豆类以及海产品也是镁的良好来源，但乳及乳制品中镁的含量较低，精制的糖、酒、油脂中则不含镁。用大量的水长时间烹煮食物会造成镁的损失。,消除了影响人体缺镁的因素，人们只要做到多吃绿色蔬菜(最好能生吃蔬菜或空腹喝新鲜菜汁)，常喝硬水，如自来水，矿泉水等，多食一些富镁食品这些食品有：各种麦制面粉、大豆粉、麦胚粉、海带粉、胡萝卜、莴苣、豆类、果仁、紫菜等，就就可获得镁的正常需要量。,由于镁具有多种重要的功能，镁缺乏将会导致肌肉痉挛、颤抖、精神错乱、失去定向能力等一系列症状，影响心血管系统和肾脏的正常生理功能。因此，尽管正常的膳食不易造成镁缺乏，中国仍将它列为需要强化的矿物元素。尤其是对酒精中毒患者、恶性营养不良患者以及镁吸收障碍者更要注意镁的补充。,四、人体对镁的需要量及来源,总之，镁是人体所必需的一种重要元素，它与生命的维持、身体的健康有着极其密切的关系随着科学研究的不断发展，镁对人体健康的贡献将会得到进一步的认识。常用补镁的化合物：白云石粉、葡萄糖酸镁、氧化镁、,磷,磷是德国人Hennig Brand 于1669年首先从尿中发现的，这种非金属元素的原子序数为15，原子量30.97常见的氧化态形式有-3、+3和+5价，其中对生命有实际意义的是+5价。磷在地壳中的分布较为丰富，平均含量为1.12g/kg，绝大部分是以磷酸盐的形式存在。,磷,磷在营养学上发挥着极为重要的生理功能，诸如能量的调节，骨骼的钙化，体液酸碱平衡的调节，遗传信息的传递等种种生理过程都离不开磷。由于磷普遍地存在于食物中而且易为人体所吸收，因此由于膳食而导致的磷缺乏症极为罕见值得注意的是，人体中的磷和钙紧密相连，任何一种元素的缺乏或过多都会干扰另一个元素的正常利用。,一、磷在机体中的分布与代谢,磷是人体含量最为丰富的元素之一，居人体组成元素的第六位。正常成人人体内约含有6.50kg的磷，占体重的1%或人体矿物元素的25%。机体中有80%的磷是以无机盐的形式与钙结合并贮存于骨骼和牙齿中，剩余约20%的磷则以有机结合的形式分布于骨骼皮肤神经组织以及其他软组织中。可见磷广泛地分布于全身的各组织中。,人体血液中，每100ml全血的含量中含有35到45mg的磷，其中有一半存在于红细胞内。对成人而言，每100ml血清的含磷量仅为2.5到 4.5且主要以无机磷HPO42-和H2PO4-形式存在。通常儿童血清中磷的含量较成人高，每项100ml约为4到7mg，这是与儿童旺盛的生长发育相一致的。,磷的吸收,相对钙而言机体对磷的吸收要容易得多，人体摄入的磷约有70%被吸收，另有30%则从粪便中排出。吸收部位：磷主要是在十二指肠中被吸收吸收形式：食物中的磷通常是以无机磷或磷蛋白、磷糖、磷脂等有机磷的形式被摄入体内，其中以有机形式摄入的不能被机体直接吸收，而必须在消化酶的作用下先水解为游离的磷化物再以酸性磷酸盐的形式被吸收入体内。,和钙一样，磷的吸收也受到多种因素的影响。谷物中的磷多以杆酸的形式存在并与钙形成不溶性的盐，由于人体缺乏植酸酶，故以这种形式存在的磷不为人体吸收，但谷物经过磨粉加工为面包以后，由于在发酵过程中植酸可被酵水解，因此这部份磷又转化为可吸收的。磷的吸收还与体内钙和维生素D的含量密切相关，通常钙、磷比处于1:2到2:1之间有助于钙、磷的吸收。食物中铁、镁、锰等金属离子则会妨碍磷的吸收，因为它们能与磷酸结合生成不溶性的盐。此外，膳食中乳糖和脂肪的摄入量也会影响磷的吸收。,被小肠吸收的磷进入血液循环后，随血液输送到全身各个组织。体内的甲状旁腺素（PTH）可作用于破骨细胞，刺激骨盐释放磷酸钙进入组织液中；作用于肾小管可抑制磷的重吸收。降钙素（CT）能抑制骨吸收作用，使骨磷释放减少，作用于肾脏能抑制肾小管对钙、磷的吸收。维生素D可促进肠道对钙、磷的吸收，还能促进肾小管对钙、磷的重吸收。,二、磷的生理功能,由于磷是构成细胞膜和遗传物质RNA、DNA的必要成分，因此磷存在于全身每个细胞中，同时凡涉及到能量代谢的生化反应也都离不开磷的参与，由此可见磷在生理功能上的重要性。体内的磷主要是以磷酸根的形式发挥生理功能的。,1、骨骼和牙齿的钙化,钙对骨骼和牙齿钙化具有重要性，事实上磷在钙化过程中也发挥了同样重要的作用，因为磷和钙都是骨骼和牙齿的组成成分。在骨骼形成过程中，磷和钙结合生成羟磷灰石结晶并在骨基质上定位，开成有机-无机复合材料，提供给人极高的压缩强度。磷在牙齿形成中的作用也是不可替代的，牙齿的主要成分是羟磷灰石和氟磷灰石，和骨组织一样，它们的生物合成要以钙、磷为基料。,2、调节能量代谢,三磷酸腺苷（ATP）是生物体内提供能量的直接物质，它含有三个磷酸基，其中包括两个高能磷酸键，已知每摩尔高能磷酸键水解时释放出的能量约为33.5kj，这相当于2g葡萄糖完全分解时所放出的能量。细胞就是利用这种高能磷酸键能来满足生命活动所需的能量。如以氨基酸、葡萄糖分别合成蛋白质、多糖过程中所需的能量；进行营养物质的主动运输时所需的输送或浓缩功；维持肌肉收缩和神经兴奋所需的机械功和电功等等。,在能量代谢的过程中，随着ATP的一个高能磷酸键水解并释放出能量，ATP就转变为二磷酸腺苷（ADP）。ADP在机体营养物质氧化分解释放出能量的同时，又会与无机磷结合重新形成ATP，从而使体内ATP的水平维持在平衡状态。,3、磷是生命物质的组成成分,磷对核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）的生物合成是至关重要的。已知RNA和DNA既是生命体中传递遗传信息的重要载体，又是调控细胞代谢过程的重要物质。组成RNA和DNA的基本单位都是核苷酸，它是由一分子核苷（gan)和一分子磷酸结合而成的。,细胞膜的基本结构是磷脂双分子层，其形成也离不开磷的参与。首先是磷酸根与脂类结合生成磷脂，之后一些蛋白质被“镶嵌”在磷脂双分子层中形成细胞膜的基本结构。磷也是许多酶系统的组成部分和激活剂。如磷酸酯酶、磷酸二脂酶、辅酶I、辅酶、磷酸化激酶、蛋白磷酸激酶等许多酶类中都含有磷此外，一些活泼的维生素B1中也含有磷。,4、磷的其他生理功能,磷参与机体内酸碱平衡的调节血液中以磷酸盐形式存在的磷通过磷酸盐在血浆中组成Na2HPO4/NaH2PO4、在红细胞内组成K2HPO4/KH2PO4的缓冲系统，实现其调节体内酸碱平衡、防止体液波动的作用。磷酸根对脂肪的代谢也有积极的意义因为一部分未经水解的脂肪微滴被小肠吸收后，通过与磷酸根结合生成可溶性的磷脂得以在血液中顺利输送，从而避免了脂肪在血管壁的沉积。,糖原是机体内糖的一种贮存形式，它的生物合成和分解过程都离不开磷。在合成过程中，葡萄糖首先要在ATP和葡萄糖激酶的的催化下磷化成葡萄糖-6-磷酸（G-6-P），才能进一步反应并最终生成糖原。在分解过程中，糖原碳链的1，4-糖苷键也要在磷酸化酶的催化下生成葡萄糖-1-磷酸（G-1-P），再变位为葡萄糖-6-磷酸（G-6-P），最后才能被水解成为葡萄糖。,糖原的合成与分解,mg/100ml之间，并与其他组织中的磷处于动态平衡之中。当血浆磷低于正常水平时，机体就会通过调节肠吸收、骨吸收、肾小管重吸收等形式提高血浆磷水平。当血浆磷高于正常水平时，机体又会通过肠分泌、骨增加、肾小球滤过等作用降低血浆磷水平。一旦这些调节方式出现异常，就会造成体内钙、磷代谢紊乱并产生一系列的疾病。已知肾脏是血浆磷最主要的调节器官。,三、磷与疾病的关系,1、低磷血症与高磷血症,低磷血症与高磷血症者是由于体内磷代谢失调造成血浆磷值异常的疾病。单纯由膳食因素导致低磷血症的现象是极少见的。多数情况下，机体磷缺乏是由于某种疾病导致肾小管功能异常或体内缺乏维生素D等原因造成的。如家族性低磷血症、肿瘤等。此外，某些药物如利尿剂、氢氧化铝等也会使磷异常丢失并可能导致低磷血症。轻度的低磷血症可表现为食欲不振、疲倦、骨痛等症状。,高磷血症大多数也是继发性的，某些疾病如肾功能衰竭、骨吸收亢进、恶性肿瘤等都有可能导致高血磷症。以肾功能衰竭为例，这是导致高血磷症的一个常见原因。由于肾脏功能发生衰竭，肾小球滤过能力下降，血磷的排泄减少，此时若肠磷吸收不变的话，机体就会因血磷的蓄积而引起高血磷症。由于正常成人血液中钙、磷的乘积为一常数，因此血磷值的上升常伴有低钙血症，严重的低钙血症又会造成继发性甲旁亢，使得PTH的分泌增加并导致磷酸钙在肾脏、心脏等软组织中沉淀。此外，维生素D或磷的过量摄入也可能造成高磷病血症。,2、磷与佝偻病及骨软化,机体磷缺乏是产生佝偻病的主要因素。动物试验表明，在维生素D充足的条件下，若仅给动物以低钙饮食，可出现骨质疏松和发育低下，但不发生佝偻病，而仅给低磷饮食可引起典型的佝偻病。由低磷血症引发的佝偻病和骨软化包括了单纯低磷血症佝偻病与骨软化以及Fanconi综合症等。但不包括继发性和吸收不良综合症所引起的佝偻病。,单纯低磷血症佝偻病与骨软化是一种家族性遗传病，患者血清钙和维生素D水平正常，但由于肾小管对磷重吸收的功能下降而导致低磷血和高磷尿。血浆中磷含量不足使得钙盐在骨基质和软骨中沉着缺乏，从而产生佝偻病或骨软化。对机体进行合理补磷或同时补充磷和维生素D可防治佝偻病及骨软化。,Fanconi综合症是因肾小管尤其是近曲肾小管功能障碍所致的一种全身性代谢疾病，它包括了继发性和原发性Fanconi综合症。由于肾小管功能障碍，它对磷的重吸收能力下降，导致血磷水平降低并因此造成机体钙、磷代谢异常，从而产生佝偻病或骨软化。对患者适量补充维生素D2并辅以中性磷酸盐可取得较好的效果。,四、人体对磷的需要量,人体对磷的需要量是随着年龄变化的。磷的推荐量大体上与钙相同，随个体的差异在于2401200mg范围内变动，而且对妊娠期和哺乳期的妇女都相应增加了400mg的额外摄取量。但一些国家如英国，因认为人类从未发现有原发性缺磷者而对磷的日推荐量不作具体规定。,如前所述，磷广泛存在于动物性和植物性食物中。一般说来，蛋白质含量丰富的食物含磷也较为丰富，肉、禽、鱼、蛋、果仁、豆类和整粒的谷物都是磷的良好的来源，而蔬菜和水果中的磷含量通常比较低。下表列出了部分食物中的磷含量。,