ミネラル 生体内の構成成分のうち 酸素 炭素 水素 窒素を除くすべての元素の総称 マクロミネラル ( 多量元素 ) 体内に多く含まれており 所要量が mg/ 日以上のものカルシウム リン カリウム ナトリウム 塩素 硫黄 マグネシウム ミクロミネラル ( 微量元素 ) 体内の濃度が低く 所要量が mg/ 日未満のもの鉄 亜鉛 銅 モリブデン セレン ヨウ素 マンガン コバルト クロム 動物体内のミネラル濃度 多量元素 % 微量元素 % カルシウム 1.5~2.1 鉄 0.006 リン 0.8~1.2 亜鉛 0.002 カリウム 0.3~0.4 銅 0.00015 ナトリウム 0.15~0.2 モリブデン 0.00015 塩素 0.15~0.2 セレン 0.00015 硫黄 0.25~0.3 ヨウ素 0.00004 マグネシウム 0.05~0.1 マンガン 0.00002 コバルト 0.00001 硬骨とカルシウム 骨の細胞 脊椎動物の骨格を構成する硬い組織 ヒト ( 成人 ) の場合 約 206 個ある 骨の働き 体の支持 運動 ( 支点 力点 作用点の形成 ) 器官の保護 ( 頭蓋骨や肋骨 ) 造血 脂肪の貯蔵 無機質の貯蔵 部分 骨の数 頭蓋骨 23 体幹 33 肋骨 24 上肢 64 骨盤 2 下肢 60 体内のカルシウムの 99% は骨や歯に存在している 骨芽細胞骨の形成を行う コラーゲン HPO 4 破骨細胞骨の破壊を行う コラゲナーゼ H + など ヒドロキシアパタイト : 5 (PO 4 ) 3 OH やリン酸カルシウム :HPO 4 を含む 骨細胞 カルシウム濃度の調節 腸管 副甲状腺 カルシトニン 甲状腺 再吸収 ビタミン D は省略した血液では通常約 10 mg/ml カルシトニンエストロゲン 腎臓 尿 骨 カルシトニン 筋収縮とカルシウム 細胞外 細胞内 2+ 1 mm T 管 2+ nm 運動神経終末 アクチンとミオシンが結合 : 筋収縮 T 管は横行小管ともいう アセチルコリン ( 神経伝達物質 ) 筋小胞体 筋原線維 1
カルシウムの吸収 ヘム鉄はタンニンなどの影響を受けない血液ではトランスフェリンと結合する 体液のイオン組成 上の円グラフの単位は % 下の円グラフの単位は meq/l が不足するとくる病 骨粗鬆症 筋肉の痙攣が起きるただし を摂取し過ぎると吸収量が下がる 小腸内腔 フィチン酸 分解できない シュウ酸 ビタミン D クエン酸 リジン カゼインなど を過剰に摂取すると Mg や Fe などの吸収が妨げられる 体内の 濃度が高いと尿路結石に 食物繊維 細胞外液ヒトの体の約 60% が液体 Cl タンパク質 HPO 4 2 HCO 3 細胞外液 細胞内液 142 Mg2+ 2+ K+ Na + 20 固形成分 40 40 細胞内液タンパク質 HPO 4 2 140 HCO 3 Mg 2+ K + 神経細胞体軸索神経終末 Na + 静止電位 :70 mv 活動電位 :30 mv 樹状突起 核 シナプス小胞 神経伝達物質 細胞外 外側細胞膜 細胞質 細胞膜外側 細胞内 Na + ポンプ K + Na + チャンネル K + チャンネル Na K Cl の主な役割 静止期 興奮期 静止期 細胞外に Na + 細胞内に K + が多い細胞内の電位は約 70 mv( 分極 ) 1 Na + チャンネルが開き 細胞内に Na + が流入する細胞内の電位が上昇する分極がなくなるので 脱分極というこのとき生じる電流が隣接部を興奮させる 2 K + チャンネルが開き 細胞外に K + が流出する細胞内の電位が下がる Na + ポンプにより 細胞外に Na + が排出され 細胞内に K + が導入される細胞内が再び約 70 mv になる ( 再分極 ) ナトリウム 静止電位と活動電位 : 神経や筋肉の興奮浸透圧酸塩基平衡能動輸送 : 小腸でのブドウ糖やアミノ酸の吸収 ( 共輸送 ) カリウム 静止電位と活動電位 : 神経や筋肉の興奮浸透圧酸塩基平衡 塩素 酸塩基平衡塩酸 : 胃内の殺菌とペプシノーゲンの活性化次亜塩素酸 : 好中球が貪食した細菌の殺菌 2
自然免疫と白血球 塩分摂取と高血圧 血圧計メーカー MOTEKI より 細菌 好中球 細菌などを貪食 塩分の過剰摂取 加齢による平均最高血圧の変化 (mmhg) 血液浸透圧の増加 180 171 ウイルス ウイルス感染細胞 死んだ細胞マクロファージ細菌 ウイルス 死んだ細胞などを貪食 NK 細胞ウイルス感染細胞を破壊 腎臓で水の再吸収量が増加 体液量が増加 血圧が増加 160 140 120 165 128 121 男性 女性 20 30 40 50 60 70 年齢 加齢により動脈硬化が起きる ナトリウムと病気 ナトリウムとカリウム g あたりの mg 食品成分データベース 高ナトリウム血症 血漿ナトリウム濃度が 145 meq/l を超える状態下痢や尿崩症 水分不足で生じる細胞外の浸透圧が高くなるため細胞障害が起きる口渇に加え 錯乱や痙攣 昏睡などの神経症状が起きる成人の死亡率は 40~60% 低ナトリウム血症 血漿ナトリウム濃度が 135 meq/l を下回る状態体液の喪失 利尿剤の利用 過剰な水分摂取で生じる細胞外の浸透圧が低くなるため細胞障害が起きる細胞内浮腫 特に脳浮腫になる頭痛や錯乱 痙攣 昏睡などの神経症状が起きる 食品 Na K 牛もも肉 44 310 豚もも肉 47 350 鶏もも肉 59 270 牛乳 41 150 全卵 140 130 マアジ 120 370 サンマ 130 200 ヤリイカ 170 300 アサリ 870 140 食品 Na K 精白米 1 29 ジャガイモ 1 410 リンゴ ND 110 キャベツ 5 200 トマト 3 210 ニンジン 24 280 ホウレンソウ 16 690 サニーレタス 4 410 しいたけ 2 280 マグネシウム 約 60% がリン酸塩として骨組織に 残りは血漿 赤血球 筋肉中の各組織に存在 マグネシウムの主な働き 酵素の補因子ヘキソキナーゼ : 解糖系グルコース 6 フォスファターゼ : 糖新生 DNA ポリメラーゼ RNA ポリメラーゼ ATP の分解 ATP アーゼはマグネシウムがないと ATP を分解できない リボソームを凝集 正常化 動物の鉄 食品 鉄 牛肉もも赤身 2.7 豚肉もも赤身 0.9 鶏肉もも皮なし 2.1 全卵 1.8 普通牛乳 微量 牛レバー ( 生 ) 4.0 豚レバー ( 生 ) 13.0 鶏レバー ( 生 ) 9.0 楽天市場 g 中の含量 (mg) 食品成分データベース干しひじき 55.0 ごま 9.6 切り干し大根 9.7 3
体内の鉄の分布 肝臓 Fe Fe Fe フェリチンヘモシデリン ( 貯蔵 21%) これらは脾臓や骨髄にもある 非ヘム酵素群 (10%) トランスフェリン ( 血液内の鉄の運搬 微量 ) ミトコンドリア シトクロム c ( 微量 ) 骨髄 (65%) 骨格筋 ミオグロビン (3%) 赤血球と 酸素 酸素分圧が高い 酸素と結合 赤血球はをもつは血色素タンパク質酸素を運搬するミオグロビンよりも酸素への親和性が低い哺乳類の赤血球には核がない解糖系のみをもつ 酸素分圧が低い 酸素を解離 筋肉 酸素を貯蔵 ミオグロビン ヘム ヘムはやミオグロビン シトクロムなどにある 非ヘム鉄の吸収 ヘム鉄はタンニンなどの影響を受けない血液ではトランスフェリンと結合する 2 価の鉄原子とポルフィリンからなる錯体 ヘム 鉄 動物の鉄はヘム鉄であるヘム鉄は吸収されやすい ( ヘム鉄の吸収率は 15~25% 非ヘム鉄は 2~5%) 鉄が不足すると鉄欠乏性貧血になる 鉄の吸収を促すもの 鉄の吸収を抑えるもの ポルフィリン グロビン ビタミン C タンパク質 クエン酸など タンニン フィチン酸 食物繊維など Fe 3+ は Fe 2+ よりも吸収されづらい (Fe 3+ は ph3 以下では水に溶けにくくなるため ) 小腸内腔 ビタミン C Fe 3+ Fe 2+ フィチン酸 Fe 2+ 分解できない シュウ酸 Fe 2+ タンニン Fe 2+ 水溶性を下げる 鉄中毒 亜鉛 トランスフェリンの量を超える鉄を摂取すると過剰に ( ヒトには鉄を効率的に排出するしくみがない ) 活性酸素が生産され 脂質や DNA タンパク質を破壊 活性酸素が肝炎 肝硬変 糖尿病 心不全などを引き起こす 鉄中毒は 5 歳未満の小児の致死性中毒の原因として最も多い 数時間以内に細胞内化学反応が阻害され 数日以内に肝臓が損傷を受ける 成人用のサプリメントの摂取で幼児の鉄中毒が起こることが多い 鉄に次いで体内に多いミクロミネラル体重 70 kg のヒトに平均 2.3 g 含まれる を超える酵素の活性に関与 例 : 炭酸脱水酵素 : 酸塩基平衡と二酸化炭素運搬の補助 二酸化炭素分圧が高い場合 CO 2 + H 2 O HCO 3 + H + 二酸化炭素分圧が低い場合 HCO 3 + H + CO 2 + H 2 O 例 :DNA RNA ポリメラーゼ 遺伝子発現 ( 亜鉛フィンガー ):DNA に結合 細胞内情報伝達 タンパク質合成 4
亜鉛の不足と過剰 その他のミクロミネラルの働き 不足すると細胞分裂が頻繁な箇所に問題が生じる 味蕾の減少による味覚障害 精子形成の減少 皮膚炎 免疫機能の低下 甲状腺機能の低下 牡蠣やレバーに多く含まれている 大量に摂取すると過剰症が表れる金属亜鉛は有毒 微量元素銅モリブデンセレンヨウ素マンガンコバルト 働き合成や スーパーオキシドジスムターゼ シトクロームcオキシダーゼなどの酵素の活性中心キサンチンオキシダーゼ アルデヒドデヒドロゲナーゼなどに含まれている甲状腺ホルモンの活性化や グルタチオンペルオキシダーゼなどに含まれている甲状腺ホルモンに含まれているスーパーオキシドジスムターゼなど多数の酵素に含まれているビタミンB12に含まれている 5