Zinek

Zinek (IPA: /ˈzɪŋk/, z němčiny: Zink

) je chemický prvek v periodické tabulce, který má symbol Zn a atomové číslo 30.

Zinek je středně reaktivní namodrale bílý kov, který se ve vlhkém vzduchu zašpiní a na vzduchu hoří jasným nazelenalým plamenem, přičemž vydává oblaka oxidu zinečnatého. Reaguje s kyselinami, zásadami a dalšími nekovy. Pokud není zinek zcela čistý, reaguje se zředěnými kyselinami a uvolňuje vodík. Jediný běžný oxidační stav zinku je +2. Od 100 °C do 210 °C je kov zinku tvárný a lze jej snadno tepat do různých tvarů. Při teplotě nad 210 °C se kov stává křehkým a tepáním se rozdrtí na prach.

Zinek je čtvrtým nejčastěji používaným kovem, v roční produkci za ním stojí pouze železo, hliník a měď.

GNC zinc 50 mg tablety (AU)

Zinek je obsažen ve většině jednotlivých tablet volně prodejných denních vitaminových a minerálních doplňků. Přípravky zahrnují oxid zinečnatý, octan zinečnatý a glukonát zinečnatý. Předpokládá se, že má antioxidační vlastnosti, které mohou chránit před zrychleným stárnutím kůže a svalů těla; studie se liší, pokud jde o jeho účinnost. Zinek také pomáhá urychlit proces hojení po zranění.

Glukonát zinečnatý je jedna sloučenina používaná pro dodávku zinku jako doplněk stravy.

Přípravky ze zinku mohou v létě chránit před spálením sluncem a v zimě před spálením větrem. Při každé výměně plenek se tence aplikuje na dětskou plenkovou plochu (perineum), může chránit před vyrážkou z plenek.

Studie očních chorob související s věkem stanovila, že zinek může být součástí účinné léčby věkem podmíněné makulární degenerace. Suplementace zinku je účinnou léčbou acrodermatitis enteropathica, genetické poruchy ovlivňující absorpci zinku, která byla dříve smrtelná pro děti, které se s ní narodily.

V proteinech jsou Zn ionty často koordinovány s vedlejšími řetězci aminokyselin kyseliny asparagové, kyseliny glutamové, cysteinu a histidinu. Teoretický a výpočetní popis této vazby zinku v proteinech (stejně jako v jiných přechodných kovech) je obtížný.

V lidském těle jsou rozmístěny 2–4 gramy zinku. Nejvíce zinku je v mozku, svalech, kostech, ledvinách a játrech, nejvyšší koncentrace je v prostatě a částech oka. Sperma je obzvláště bohaté na zinek, který je klíčovým faktorem funkce prostaty a růstu reprodukčních orgánů.

U lidí hraje zinek „všudypřítomné biologické role“. Interaguje s „širokou škálou organických ligandů“ a má role v metabolismu RNA a DNA, signální transdukci a expresi genů. Reguluje také apoptózu. Studie z roku 2006 odhadla, že asi 10% lidských proteinů (2800) potenciálně váže zinek, kromě stovek, které transportují a dopravují zinek; podobná studie in silico v rostlině Arabidopsis thaliana zjistila 2367 proteinů příbuzných zinku.

V mozku je zinek glutamatergickými neurony uložen ve specifických synaptických váčcích a může „modulovat mozkovou excitabilitu“. Hraje klíčovou roli v synaptické plasticitě a tím i v učení. Nicméně je nazýván „černým koněm mozku“, protože může být také neurotoxinem, což naznačuje, že homeostáza zinku hraje rozhodující roli v normálním fungování mozku a centrálního nervového systému.

Stužkový diagram lidské karboanhydrázy II, uprostřed viditelný atom zinku

Zinkové prsty pomáhají číst sekvence DNA.

Zinek je účinná Lewisova kyselina, díky čemuž je užitečným katalytickým činidlem při hydroxylaci a dalších enzymatických reakcích. Kov má také flexibilní koordinační geometrii, která umožňuje proteinům, které ho používají, rychle měnit konformace a provádět biologické reakce. Dva příklady enzymů obsahujících zinek jsou karboxypeptidáza a karboxypeptidáza, které jsou životně důležité pro procesy regulace oxidu uhličitého (CO2) a trávení proteinů.

V krvi obratlovců karboanhydráza přeměňuje CO2 na hydrogenuhličitan a stejný enzym přeměňuje hydrogenuhličitan zpět na CO2 k výdechu přes plíce. Bez tohoto enzymu by tato přeměna probíhala asi milionkrát pomaleji při normálním pH krve 7 nebo by vyžadovala pH 10 nebo více. Nesouvisející β-karboanhydráza je nutná v rostlinách pro tvorbu listů, syntézu kyseliny indolové (auxin) a anaerobní respiraci (alkoholová fermentace).

Karboxypeptidáza štěpí peptidové vazby během trávení bílkovin. Mezi terminálním peptidem a C=O skupinou navázanou na zinek se vytvoří souřadnicová kovalentní vazba, která dává uhlíku pozitivní náboj. To pomáhá vytvořit hydrofobní kapsu na enzymu v blízkosti zinku, který přitahuje nepolární část trávené bílkoviny.

Zinek plní čistě strukturální roli v zinkových prstech, zvratech a shlucích. Zinkové prsty tvoří části některých transkripčních faktorů, což jsou proteiny, které rozpoznávají sekvence DNA báze během replikace a transkripce DNA. Každý z devíti nebo deseti Zn2+ iontů v zinkovém prstu pomáhá udržovat strukturu prstu koordinační vazbou na čtyři aminokyseliny v transkripčním faktoru. Transkripční faktor obtáčí kolem šroubovice DNA a používá své prsty k přesné vazbě na sekvenci DNA.

V krevní plazmě se zinek váže na albumin (60%, nízká afinita) a transferrin (10%) a je jimi transportován. Protože transferin také transportuje železo, nadměrné množství železa snižuje absorpci zinku a naopak. Podobná reakce nastává u mědi. Koncentrace zinku v krevní plazmě zůstává relativně konstantní bez ohledu na příjem zinku. Buňky ve slinné žláze, prostatě, imunitním systému a střevě používají zinkovou signalizaci jako jeden ze způsobů komunikace s ostatními buňkami.

Zinek může být držen v metalothioneinových rezervách uvnitř mikroorganismů nebo ve střevech nebo játrech zvířat. Metalothionein ve střevních buňkách je schopen upravit absorpci zinku o 15-40%. Nedostatečný nebo nadměrný příjem zinku však může být škodlivý; nadměrný příjem zinku zejména zhoršuje absorpci mědi, protože metalothionein absorbuje oba kovy.

Potraviny a koření obsahující zinek

V USA je doporučený dietní příspěvek (RDA) 8 mg/den pro ženy a 11 mg/den pro muže. Medián příjmu v USA kolem roku 2000 byl 9 mg/den pro ženy a 14 mg/den pro muže. Červené maso, zejména hovězí, jehněčí a játra mají jedny z nejvyšších koncentrací zinku v potravinách.

Koncentrace zinku v rostlinách se liší v závislosti na úrovni prvku v půdě. Pokud je v půdě dostatek zinku, potravní rostliny, které obsahují nejvíce zinku, jsou pšenice (klíčky a otruby) a různá semena (sezam, mák, vojtěška, celer, hořčice). Zinek se nachází také ve fazolích, ořeších, mandlích, celých zrnech, dýňových semenech, slunečnicových semenech a černém rybízu.

Pro fortifikaci však přezkum z roku 2003 doporučil oxid zinečnatý v obilovinách jako levný, stabilní a stejně snadno vstřebatelný jako dražší formy. Studie z roku 2005 zjistila, že různé sloučeniny zinku, včetně oxidu a síranu, nevykazovaly statisticky významné rozdíly v absorpci při přidání jako fortificanty do kukuřičných tortil. Studie z roku 1987 zjistila, že pikolinát zinečnatý se vstřebává lépe než glukonát zinečnatý nebo citrát zinečnatý. Studie zveřejněná v roce 2008 však zjistila, že glycinát zinečnatý se vstřebává nejlépe ze čtyř dostupných druhů potravinových doplňků.

Zinek se nachází v ústřicích a v mnohem menší míře ve většině živočišných bílkovin, fazolích, ořeších, celých zrnech, dýňových semínkách a slunečnicových semínkách. Je známo, že fytáty, které se nacházejí v celozrnných chlebech, obilovinách, luštěninách a dalších produktech, snižují absorpci zinku. Klinické studie zjistily, že zinek v kombinaci s antioxidanty může oddálit progresi věkem podmíněné makulární degenerace[Jak odkazovat a odkazovat na shrnutí nebo text], ale účinek je extrémně malý a pravděpodobně nebude klinicky významný. Nedávno bylo také prokázáno, že významný dietní příjem zinku brání nástupu chřipky[Jak odkazovat a odkazovat na shrnutí nebo text]. Ochrana půdy analyzuje vegetativní absorpci přirozeně se vyskytujícího zinku v mnoha typech půdy.

Doporučená dietní dávka zinku od puberty je 11 mg pro muže a 8 mg pro ženy, přičemž vyšší dávky se doporučují během těhotenství a kojení.

Nedostatek zinku je důsledkem nedostatečného příjmu zinku nebo nedostatečného vstřebávání zinku do těla. Příznaky nedostatku zinku zahrnují vypadávání vlasů, kožní léze, průjem, plýtvání tělesnými tkáněmi a nakonec i smrt. Se zinkem souvisí také zrak, chuť, čich a paměť. Nedostatek zinku může způsobit poruchy funkce těchto orgánů a funkcí. Vrozené abnormality způsobující nedostatek zinku mohou vést k onemocnění zvanému Acrodermatitis enteropathica.

Získání dostatečného příjmu zinku během těhotenství a u malých dětí je velmi reálný problém, zejména u těch, kteří si nemohou dovolit kvalitní a pestrou stravu. Vývoj mozku je zakrnělý nedostatkem zinku v děloze a v mládí.

Potraviny a koření, které obsahují základní minerál zinek

I když je zinek základním požadavkem pro zdravé tělo, příliš mnoho zinku může být škodlivé. Nadměrné vstřebávání zinku může také potlačit vstřebávání mědi a železa. Volný iont zinku v roztoku je vysoce toxický pro rostliny, bezobratlé, a dokonce i pro obratlovce ryby. Model volné iontové aktivity (FIAM) je dobře zavedený v literatuře a ukazuje, že jen mikromolární množství volného iontu zabíjí některé organismy. Nedávný příklad ukázal, že 6 mikromolárních zabití 93% všech dafnií ve vodě. Spolknutí amerického jednocentového kusu (98% zinku) může také způsobit poškození žaludeční sliznice kvůli vysoké rozpustnosti iontu zinku v kyselém žaludku. Toxicita zinku, většinou ve formě požití amerických mincí ražených po roce 1982, je běžně smrtelná u psů, kde způsobuje těžkou hemolytickou anémii.

Zinek byl zkoumán, pokud jde o jeho roli při různých duševních poruchách.

Zinkové soli jsou účinné proti patogenům v přímé aplikaci. Gastrointestinální infekce jsou také silně oslabeny požitím zinku a tento účinek může být způsoben přímým antimikrobiálním působením iontů zinku v gastrointestinálním traktu nebo absorpcí zinku a jeho zpětným uvolněním z imunitních buněk (všechny granulocyty vylučují zinek) nebo obojím.

Přímý účinek zinku (stejně jako v pastilkách) na bakterie a viry je rovněž dobře prokázán a používá se již nejméně od roku 2000 př. n. l., kdy jsou zdokumentovány soli zinku v paliativních mastech. Stále se však zkoumá, jak přesně dodat soli zinku proti patogenům, aniž by došlo k poranění vlastních tkání.

Kovový zinek není považován za toxický, ale volné ionty zinku v roztoku (jako ionty mědi nebo železa) jsou vysoce toxické. Existuje také stav zvaný zinkový třes nebo zinková zimnice (viz kovový kouř horečka), který může být vyvolán vdechováním čerstvě vzniklého oxidu zinečnatého, který se tvoří při svařování galvanizovaných materiálů. Nadměrný příjem zinku může podporovat nedostatek jiných minerálů v potravě.