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镍与核酸和蛋白质代谢

  作者: 来源: 日期:2006-05-22  
     镍(nickel)是瑞典的克朗斯塔特(1751)发现以来,镍的化合物一直被用于冶金,玻璃染色,被认为是一种有毒有害的金属元素。20世纪20年代由于在动物的组织中发现了镍,猜测其可能具有某种生理作用。1926年Bertrand和Nokanmur发现给动物注射镍,可以增强和延长兔和狗的胰岛素降低血糖的作用.并首先提出镍是生物体必需的一种微量元素。随后人们开始系统地研究镍在动物中的生理生化的作用。20世纪70年代初Nielsen等研究发现镍的生理功能可能涉及到激素,生物膜和脂类的代谢。从而正式把镍列为动物营养中的必需微量元素。

    镍广泛分布于植物界.植物中的镍含量与土壤中镍的浓度,植物的品种,生长期和植物的不同部位有关。植物体一般含镍量为1~5mg/kg.但生长在由蛇纹岩或超基性岩发育的土壤上一些积累或超积累植物,其体内镍含量高得多.不同植物种类含镍量也不同.以苔藓、蕨类、地衣含镍量较高.研究表明.这些植物耐镍性较强.能吸收大气徽尘中的镍.有研究表明,豆类食品含镍最高.其次为谷类粮食、蔬菜类,乳类、鲜蛋类等含镍较低(傅逸根,1999)。叶片的含镍量有季节性变化。据Guba和Mitchell报导幼叶的含镍量比夏末或秋季叶片高。同时叶多于茎,叶片多于叶鞘,花瓣多于花梗,子粒多于茎叶。豆科植物中,含N 最高的器官是种子 如大豆,Ni最初分布在营养组织中,但在种子灌浆过程中便重新分配,向种子集中(David,1988)。

    镍在动物体内的分布

    几乎所有动物组织体液中都含有低浓度的镍,未发现某一器官或组织有特殊聚集,体内各器官组织中镍的水平较为稳定.其关系为肾及肺中镍量>肝脏>骨骼、肉及其他组织器官中含量。肺、脑、心脏、肾等是贮存镍的主要器官,皮肤中也贮存了一部分镍,只有少部分镍在骨及其他造血组织中被利用。动物血清中镍浓度不同种间差异较大,但同种间不显著差异(王宗元,1997)。

    镍是一种相对无毒的元素,饲料中的镍很难被机体所吸收。通过消化道,呼吸道,皮肤,胃肠外给药等四种途径进入动物体内。 Dell 等 (1971) 报道,犊牛日粮中的镍大部分从粪中排出,喂给高剂量的碳酸镍后,从尿中的排出量也仅占总排出量的2%-4%.Nielsen (1975) 报道,大鼠的体内几乎没有积累的镍,用同位素 63Ni 注人大鼠,镍很快进入各组织中并且很快从尿中排出。仅有少量通过胆汁、肠道排出体外,体内的储量也很低。 Anke (1974) 报道,山羊缺镍 ( 每千克饲料 137 μg) 时,骨骼、肾脏、大脑、肝脏和心脏中的含镍量都低于对照山羊 ( 每千克饲料 4.36mg) 的组织中的含镍量。微型猪缺镍时,初情期延迟,被毛不整,皮肤粗硬,骨骼内镍含量降低。Schnege (1975,1976,1978) 报道,在缺镍的大鼠日粮中加喂 5mg/kg 的铁时,红细胞的数量、血红蛋白含量和红细胞的比容均会下降;而高水平的铁能防止镍中毒。

    镍在血液中主要通过与血清蛋白,氨基酸和巨球蛋白结合而被转运。能较好地通过胎盘并在胎盘中富积。当胃肠给药后,胚胎组织中保留的镍比母体中的多,羊水中保留了大量的口服镍,进入胚胎的镍不会很快地下降。

    镍能调节核酸和蛋白质代谢。镍进入细胞后主要集中在DNA和RNA中,参与核酸和蛋白质代谢。与核酸的磷脂和碱基结合能够提高DNA、RNA和核糖体结构的稳定性,从而影响着DNA和RNA的复制及其他蛋白的合成。适量的镍能促进DNA和RNA正常生理功能的发挥。Uthus EO(1993)研究表明镍在一碳代谢过程中,影响血浆中的一些氨基酸:如缺镍增加了血浆糖胶和丝氨酸的浓度。但过量会使RNA复制失真,DNA受到损伤,引起突变,甚至导致癌变。有研究表明,缺镍通过核苷酸途径影响鼠的繁殖性能。缺镍显著降低精囊的精子活力和精液质量。

    镍血纤维蛋白溶酶是在人体和兔血清中发现的,含镍的巨球蛋白,其分子量大约为7.0×105,镍的含量大约为0.90克原子/摩尔.它具有酯水解活性,其中的镍在机体内或体外都不易与63Ni交换.Sunderman认为,镍血纤维蛋白溶酶是一种由血清α1 -巨球蛋白和9.55 α1-糖蛋白的结合物,关于镍血纤维蛋白溶酶的生理作用还不太清楚.但在一定程度上说明其与核酸和蛋白质的代谢密切相关。

 
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