Zn

Cynk

Nazwa angielska

Zinc

Nazwa łacińska

Zincum

Grupa

Okres

Liczba atomowa

Liczba masowa

Stan skupienia

(20°C,1atm.)

II B

cynkowc

e

4

30

65.39

ciało stałe

Konfiguracja

elektronowa :

1s

2

2s

2

2p

6

3s

2

3p

6

4s

2

3d

10

30

Zn : K

2

L

8

M

18

N

2

30

Zn : 1s

2

2s

2

2p

6

3s

2

3p

6

3d

10

4s

2

Cynk jest srebrnoszarym, kowalnym,

łatwo topliwym metalem. Jest aktywny

chemicznie. Wykazuje właściwości

diamagnetyczne.

Cynk występuje w przyrodzie tylko w

postaci związków. Do najważniejszych

minerałów cynku należy blenda cynkowa

ZnS oraz galman zawierający głównie

ZnCO

3

. Minerały te są podstawowymi

surowcami do produkcji cynku.

Liczba elektronów: 30

Liczba neutronów: 35

Liczba protonów: 30

Elektroujemność (Allred-Rochow, Pauling): 1.66,

1.65

Stopień utlenienia: +2

Przewodność elektryczna: 164.5*105 1/( *cm)

Gęstość (293 K): 7.13 g/cm3

Temperatura topnienia: 420°C, 693 K

Temperatura wrzenia: 907°C, 1180 K

Ciepło topnienia: 7.28 kJ/mol

Ciepło parowania: 115.3 kJ/mol

Przewodność cieplna: 116 W/cm*K

Cynk jest często występującym

pierwiastkiem w przyrodzie.

Stanowi 0,007% skorupy

ziemskiej, zajmuje bowiem 22

miejsce wśród wszystkich

pierwiastków pod względem

rozpowszechnienia. Nie

występuje w stanie wolnym -

głównie związany jest w postaci

siarczków i węglanów.

Największe złoża cynku

występują w Stanach

Zjednoczonych, Kanadzie,

Meksyku, Australii i w Polsce

( Zagłębie Kruszcowe

obejmujące rejon pomiędzy

Chrzanowem i Olkuszem, a

Bytomiem).

Cynkowce na II stopniu utlenienia tworzą

wiele związków kompleksowych z jonami

cyjankowymi, halogenkowymi, z

amoniakiem i aminami.

Tworzą one kompleksy tetraedryczne ,

wykorzystując puste orbitale ns i np swoich

dwudodatnich jonów. Jon cynku ma liczbę

koordynacyjną cztery i tworzy kompleksy,

w których cztery atomy lub grupy atomów

z nim związane rozmieszczone są w

narożach czworościanu.



[Zn(OH)

4

]

2-



Zn(NH

3

)

4

]

2+



[Zn(CN)

4

]

2-

W 1934 roku wykazano, że cynk jest

pierwiastkiem niezbędnym do normalnego
wzrostu i rozwoju ssaków. W organizmie
człowieka znajduje się 2-4 g cynku, a więc
mniej niż żelaza. Dzienne zapotrzebowanie na
ten pierwiastek u dorosłych wynosi 10-15 mg.
Zmienia się ono w zależności od wieku i wynosi
3-5 mg u niemowląt, 10 mg u dzieci.

Cynk do organizmu dostarczany jest głównie

z pożywieniem pochodzenia:



zwierzęcego – mięso, jaja, wątroba, ryby,
ostrygi



roślinnego – nasiona dyni, słonecznika, kiełki
pszenicy i otręby pszenne, cebula, czosnek.

Jest gromadzony głównie w:

-

skórze,

-

kościach

-

mięśniach.

Duże ilości tego pierwiastka

znajdują się w:

-

wątrobie,

-

trzustce,

-

nerkach,

-

śledzionie.

Wchłanianie cynku następuje w

jelicie cienkim, głównie w
dwunastnicy. Jego przyswajalność
wynosi 20-40% i jest większa z
pokarmów pochodzenia
zwierzęcego.

Po spełnieniu funkcji biologicznych

cynk jest wydalany z organizmu
przez przewód pokarmowy i nerki.

Uczestniczy w przemianach metabolicznych

-

lipidów,

-

białek,

-

węglowodanów.

Jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania

układu:

-

oddechowego

-

rozrodczego.

Spełnia ochronną rolę w przypadkach zatruć:

-

ołowiem,

-

kadmem,

-

uczestniczy w eliminacji wolnych rodników

ponadtlenkowych (hamuje utlenianie

nienasyconych kwasów tłuszczowych).

-

zapewnia prawidłowe funkcjonowanie

skóry i błon śluzowych.

Cynk pełni podstawową rolę w wielu procesach

biologicznych, m.in.:

– bierze udział w metabolizmie kwasów nukleinowych, w
biosyntezie RNA i DNA oraz biosyntezie białek,
– spełnia ważną rolę w ekspresji genów i ma wpływ na

strukturę

i funkcjonowanie błon komórkowych,
– wykazuje działanie przeciwutleniające i hamuje utlenianie
nienasyconych kwasów tłuszczowych,
– bierze udział w magazynowaniu insuliny w trzustce i jej
uwalnianiu,
– spełnia znaczącą rolę w procesach odpornościowych

wpływając na układ immunologiczny

– jest niezbędny do utrzymywania

prawidłowego stężenia witaminy

A w osoczu, prawidłowego

funkcjonowania skóry i błon

śluzowych,

– bierze udział w utrzymywaniu

równowagi jonowej w organizmie,

takich pierwiastków śladowych,

jak: selen, miedź, mangan,

magnez,

– jako antagonista kadmu i ołowiu

działa odtruwająco na te metale

ciężkie,

-wchodząc w skład dysmutazy

nadtlenkowej(Zn-SOD),

uczestniczy w eliminacji wolnych

rodników ponadtlenkowych

Zadaniem cynku w
cząsteczce enzymu
może być:

-

udział w stabilizacji
przestrzennej enzymu,

-

bezpośredni udział w
katalizie enzymatycznej
oraz aktywacja
enzymu, który w
przypadku braku metali
wykazuje znacznie
obniżoną aktywność.

Cynk spełnia ważną rolę jako kwas Lewisa w

wielu metaloenzymach, ponieważ:

– jest jonem o konfiguracji d10 i dlatego nie

ulega wpływom

pola ligandów, które może determinować

określoną liczbę

koordynacyjną i geometrię kompleksu,

– procesy wymiany ligandów przy cynku są

szybkie (substraty

i produkty mogą być szybko wprowadzane

i usuwane),

– przy małych wartościach pH nie ulega

hydrolizie z utworzeniem

hydroksokompleksów,

– w warunkach biologicznych nie wykazuje

właściwości redoks

Poprzez swój udział w strukturach i aktywacji

wielu

enzymów cynk jest stymulatorem syntezy białek.

Dostępnymi dla cynku miejscami wiązania
białek są:
- wiązanie peptydowe,
- grupa –NH

2

azotu końcowego aminokwasu,

- grupa COO

–

węgla końcowego aminokwasu

- grupy funkcyjne w łańcuchach bocznych reszt

aminokwasowych, takich jak: histydyna (His),
cysteina (Cys), tyrozyna (Tyr), kwas
glutaminowy (Glu), kwas asparaginowy (Asp)

Wchodzi w skład lub jest aktywatorem około
80 cynkoenzymów, takich jak:

- dehydrogenaza alkoholowa,
- dehydrogenaza mleczanowa,
- dehydrogenaza jabłczanowa,
- dehydrogenaza glutationowa,
- dehydrogenaza aldehydu 3-fosforoglicerynowego,
- anhydraza węglanowa,
- fosfataza zasadowa,
- karboksypeptydaza,
- polimeraza RNA,
- polimerazaDNA,
- transkarbamylaza asparginianowa,

Bierze udział w aktywacji
takich enzymów jak:

- aldolaza,
- enolaza,
- cellulaza,
- karnozydaza,
- lecytynaza,
- arginaza,
- dezaminaza histydyny,
- dipeptydaza (glicylo-

glicynowa, glicylo-

leucynowa)

Karboksypeptaza A, zawierająca cynk(II), była

pierwszym metaloenzymem, w którym określono

miejsce

wiązania metalu.

Różnice między cynkoenzymami, a kompleksem

enzym-

Me

2+

ilustrują różnice w stałych dysocjacji.

Dla karboksypeptydazy zawierającej trwale

związany

cynk, stała jest równa 3,2×10*

10

, zaś dla

kompleksu

enolaza-Zn

2+

wynosi 2×10

*5

.

Jak wynika z ryciny,

jon cynku(II) jest

skoordynowany z

dwoma imidazolowymi

łańcuchami histydyny

oraz z dwukleszczową

grupą

karboksylanową

kwasu glutaminowego.

Piąte miejsce w sferze

koordynacyjnej

kompleksu zajmuje

cząsteczka wody.

Karboksypeptydaza A katalizuje hydrolizę
trzy- i czteropeptydów.

Jon cynku(II) gromadzi w tej reakcji
reaktywne grupy (grupę karboksylową
oraz reszty aminokwasowe) uczestniczące
w rozerwaniu wiązania peptydowego.
Przyroda wytworzyła więc wydajny układ
chemiczny ułatwiający przebieg
katalitycznej hydrolizy wiązań
peptydowych przy obojętnym pH.

Anhydraza węglanowa
katalizuje odwracalną
przemianę kwasu węglowego w
tlenek węgla(IV) i wodę.

Występuje u ssaków w:

-

erytrocytach (uczestnicząc w

transporcie CO2 z tkanek do

płuc),

-

w komórkach kanalików

nerkowych (gdzie ma wpływ

na wymianę jonową),

-

w komórkach żołądka (bierze

udział w powstawaniu kwasu

solnego),

-

w tkance mięśniowej.

-

anhydraza węglanowa była jedną z pierwszych

biocząsteczek, w której odkryto cynk.

-

w biokompleksie tym, jon cynku(II) jest

skoordynowany z trzema imidazolowymi łańcuchami
bocznymi histydyny (His-94 i His-96, His-119) poprzez
atomy azotu.

-

dalsze miejsce koordynacyjne jest zajęte przez

cząsteczkę wody lub jon hydroksylowy OH– (zależnie
od pH).

-

całkowity ładunek biokompleksu pozostałe

niezmienny i wynosi +2, gdyż wszystkie cząsteczki
zajmujące miejsca koordynacyjne w biokompleksie są
obojętne.

Enzym ten katalizuje odwracalną

reakcję hydratacji dwutlenku węgla

CO

2

:



CO

2

+ H

2

O -> HCO

3-

+ H

+

(1)

reakcję hydratacji aldehydów



CH

3

CHO + H

2

O-> CH

3

-CH(OH)

2

(2)

jak również reakcje hydrolizy

różnych estrów.

Cynk ułatwia

uwolnienie protonu

H

+

z cząsteczki wody

i utworzenie jonu

hydroksylowego OH

–

,

który reaguje z CO2,

przekształcając go w

jon

wodorowęglanowy

HCO

3-

. Następnie jest

uwolnienie jonu

wodorowęglanowego

i związanie kolejnej

cząsteczki wody oraz

regeneracja miejsca

aktywnego enzymu.

Jednym z najlepiej poznanych

enzymów cynku jest

dehydrogenaza alkoholowa.

Składa się ona z 2 podjednostek,

z których każda zawiera dwa jony

cynku. Jeden z jonów pełni

funkcję katalityczną, a drugi

strukturalną. Jon pełniący funkcję

katalityczną, skompleksowany

przez grupy tiolowe dwóch reszt

cysteinianowych i imidazolowy

azot histydyny odpowiada za

reakcję przemiany etanolu w

acetaldehyd.

Dehydrogenaza alkoholowa (EC

1.1.1.1) – enzym z grupy

oksydoreduktaz przyspieszający

przekształcanie się aldehydu octowego

w etanol lub odwrotnie. Może także

katalizować podobne przemiany innych

alkoholi i odpowiadających im

aldehydów i ketonów.

Enzym ten odgrywa podstawową rolę

w fermentacji alkoholowej, która jest

formą oddychania beztlenowego, a

także w detoksykacji alkoholu.

Enzym ten usuwa rodniki ponadtlenkowe,
katalizując przekształcenie dwóch rodników w
nadtlenek wodoru i cząsteczkę tlenu:



2O

2

.–

+ 2H

+

- > H

2

O

2

+ O

2

Powstający w reakcji potencjalnie szkodliwy
nadtlenek wodoru jest usuwany przez enzym
katalazę – złożony z wielu podjednostek
zawierających w swych miejscach aktywnych
grupy hemowe .



2H

2

O

2

-> 2H

2

O + O

2

-

dysmutaza ponadtlenkowa (SOD) występuje we

wszystkich tkankach metabolizujących tlen,

-

jest metaloproteiną zawierającą w swych centrach

aktywnych jony metali (Fe, Cu, Zn, Mn).

-

w komórkach ludzkich znajdują się trzy formy SOD:

•

cynkowo-miedziowa (CuZnSOD) w cytozolu i

przestrzeni

międzybłonowej mitochondriów,

•

manganowa (MnSOD) prawie wyłącznie w

mitochondriach

•

dysmutaza pozakomórkowa (ECSOD).

Wszystkie izoenzymy SOD u ludzi są kodowane przez
geny jądrowe, syntetyzowane w cytoplazmie i
transportowane do odpowiednich kompartmentów
komórkowych.

BUDOWA (Cu-Zn (SOD) :

dysmutaza ponadtlenkowa Cu-Zn (SOD)
jest dimerem dwóch identycznych
podjednostek, z których jedna zawiera
jony cynku(II) skoordynowane z trzema
resztami histydyny i jedną resztą
asparaginową, druga – jony miedzi (I,II)
skoordynowane z czterema resztami
histydyny.

Dysmutaza

ponadtlenkowa jest

kluczowym enzymem

bariery

antyoksydacyjnej

organizmu. Liczne

badania dowiodły

udziału reaktywnych

form tlenu w procesie

nowotworzenia, co

sprawia, że dysmutaza

ponadtlenkowa może

odgrywać ważną rolę w

powstawaniu

nowotworów.

W ostatnich latach cynk uznawano za
pierwiastek o działaniu przeciwutleniającym,
gdyż:
– zmniejsza tworzenie rodników OH i O

2

spowodowane przez niektóre metale
przejściowe, m.in. Fe i Cu (Zn konkuruje z już
wymienionymi metalami prooksydacyjnymi),
– tworzy chelaty z grupami sulfhydrylowymi,
przez co ochrania je przed procesami
prooksydacyjnymi, wywołując zmiany
przestrzenne w podjednostkach
enzymatycznych tzn. redukuje ich
reaktywność



Reguluje ciśnienie krwi,



Reguluje rytm pracy serca,



Wpływa na funkcje wydzielnicze skóry,



Reguluje poziom cholesterolu we krwi,



Bierze udział we wzroście i przemianach kośćca w wieku

starszym,



Przyspiesza gojenie ran zewnętrznych i wrzodów przewodu

pokarmowego,



Utrzymuje odporność skóry na infekcje,



Uczestniczy w detoksykacji alkoholu w wątrobie i dlatego u

alkoholików stwierdza się niski poziom cynku w organizmie,



Poprawia sprawność intelektualną a w wieku starszym

zapobiega rozwojowi demencji starczej,



Zwiększa sprawność układu odpornościowego uczestnicząc

w powstawaniu limfocytów T, oraz wykazuje działanie

antywirusowe,



Odpowiednia ilość cynku jest niezbędna do prawidłowego
wytworzenia się narządów płodu w okresie ciąży,



Wpływa na rozwój narządów płciowych w okresie
dojrzewania,



Wspomagać leczenie reumatyzmu, artretyzmu i prostaty



Ogólne osłabienie,



Niedokrwistość,



Wymioty,



Podrażnienie przewodu pokarmowego ,



Zaburzenia w układzie krążenia ,



Zmniejszenie odporności immunologicznej ,



Obniżenie poziom cholesterolu HDL ,



Ograniczenie wchłanianie miedzi i żelaza



Niedorozwój narządów u płodu,



Niedorozwój narządów płciowych w okresie

dojrzewania,



Dysfunkcja receptorów smakowych i węchowych,



Przedłużony czas gojenia się ran,



Zwiększona podatność na stres,



Wypadanie włosów, łamliwość paznokci, rozstępy na

skórze,



Popękana skóra w kącikach ust,



Zaburzenie potencji oraz u kobiet miesiączkowania,



Kurza ślepota,



Brak apetytu,



Depresja



Drżenie kończyn,



Objawy starzenia się,



Zaburzenie wzrostu i karłowatość,



Suchość oczu,



Infekcje gardła,



Biegunki

1. Berg J.M., Tymoczko J.L., Stryer L.: Biochemia.
Wyd. Nauk. PWN. Warszawa, 2005.

2. Bielański A. : Podstawy chemii nieorganicznej
t.2.Wyd. Nauk. PWN. Warszawa 2002.

3. Murray R.K., Granner D.K., Mayes P.A.,
Rodwell V.W.: Biochemia Harpera,
Wyd. Lekarskie. PZWL. Warszawa 1998.

4. Internet



Emilia Sadowska



Daria Nurska



Karla Joppek



Marta Oczachowska



Paulina Nietyksza