Zinc in biology
जिंक मनुष्यों और अन्य जानवरों, पौधों और सूक्ष्मजीवों के लिए एक आवश्यक ट्रेस तत्व है। 300 से अधिक एंजाइमों और 1000 प्रतिलेखन कारकों के कार्य के लिए जस्ता की आवश्यकता होती है, और इसे मेटालोथियोनिन में संग्रहीत और स्थानांतरित किया जाता है। यह लोहे के बाद मनुष्यों में दूसरी सबसे प्रचुर मात्रा में पाई जाने वाली ट्रेस धातु है और यह एकमात्र धातु है जो सभी एंजाइम वर्गों में दिखाई देती है। प्रोटीन में, जस्ता आयनों को अक्सर एस्पार्टिक एसिड, ग्लूटामिक एसिड, सिस्टीन और हिस्टिडीन की अमीनो एसिड साइड चेन के साथ समन्वित किया जाता है। प्रोटीन (साथ ही साथ अन्य संक्रमण धातुओं) में इस जस्ता बंधन का सैद्धांतिक और कम्प्यूटेशनल विवरण मुश्किल है। लगभग ग्राम जस्ता पूरे मानव शरीर में वितरित किया जाता है। अधिकांश जस्ता मस्तिष्क, मांसपेशियों, हड्डियों, गुर्दे और यकृत में होता है, जिसमें प्रोस्टेट और आंख के कुछ हिस्सों में सबसे अधिक सांद्रता होती है। वीर्य विशेष रूप से जस्ता से भरपूर होता है, जो प्रोस्टेट ग्रंथि के कार्य और प्रजनन अंग के विकास में एक प्रमुख कारक है। शरीर के जिंक होमियोस्टेसिस को मुख्य रूप से आंत द्वारा नियंत्रित किया जाता है। यहाँ, ज़िप4 और विशेष रूप से टी. आर. पी. एम. 7 को प्रसव के बाद जीवित रहने के लिए आवश्यक आंतों के जस्ता ग्रहण से जोड़ा गया था। मनुष्यों में, जस्ता की जैविक भूमिकाएँ सर्वव्यापी हैं। यह "कार्बनिक लिगेंडों की एक विस्तृत श्रृंखला" के साथ परस्पर क्रिया करता है, और आर. एन. ए. और डी. एन. ए. के चयापचय, संकेत पारगमन और जीन अभिव्यक्ति में इसकी भूमिका होती है। यह एपोप्टोसिस को भी नियंत्रित करता है। 2015 की एक समीक्षा ने संकेत दिया कि मानव प्रोटीन का लगभग 10 प्रतिशत (~ 3000) जस्ता को बांधता है, इसके अलावा सैकड़ों और परिवहन जस्ता के अलावा; अराबिडोप्सिस थालियाना पौधे में सिलिको अध्ययन में इसी तरह के 2367 जस्ता से संबंधित प्रोटीन पाए गए। मस्तिष्क में, जस्ता ग्लूटामेटर्जिक न्यूरॉन्स द्वारा विशिष्ट सिनैप्टिक पुटिकाओं में संग्रहीत किया जाता है और न्यूरोनल उत्तेजना को संशोधित कर सकता है। यह सिनेप्टिक प्लास्टिसिटी और सीखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। जिंक होमियोस्टेसिस केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के कार्यात्मक विनियमन में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। ऐसा माना जाता है कि केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में जस्ता होमियोस्टेसिस का विनियमन जिसके परिणामस्वरूप अत्यधिक सिनैप्टिक जस्ता सांद्रता होती है, माइटोकॉन्ड्रियल ऑक्सीडेटिव तनाव के माध्यम से न्यूरोटॉक्सिसिटी को प्रेरित करता है (उदाहरण के लिए, कॉम्प्लेक्स I, कॉम्प्लेक्स III और α-केटोग्लूटेरेट डिहाइड्रोजनेज सहित इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में शामिल कुछ एंजाइमों को बाधित करके), कैल्शियम होमियोस्टेसिस का विनियमन, ग्लूटामेटर्जिक न्यूरोनल उत्तेजना, और इंट्रान्यूरोनल सिग्नल ट्रांसडक्शन के साथ हस्तक्षेप। एल-और डी-हिस्टिडीन मस्तिष्क में जस्ता ग्रहण करने में सहायता करते हैं। एस. एल. सी. 30ए3 मस्तिष्क जस्ता होमियोस्टेसिस में शामिल प्राथमिक जस्ता परिवहनक है। एंजाइम जिंक एक कुशल लुईस एसिड है, जो इसे हाइड्रॉक्सिलेशन और अन्य एंजाइमी प्रतिक्रियाओं में एक उपयोगी उत्प्रेरक एजेंट बनाता है। धातु में एक लचीली समन्वय ज्यामिति भी होती है, जो इसका उपयोग करने वाले प्रोटीन को जैविक प्रतिक्रियाओं को करने के लिए तेजी से परिवर्तन करने की अनुमति देती है। जस्ता-युक्त एंजाइमों के दो उदाहरण कार्बनिक एनहाइड्रेज़ और कार्बोक्सीपेप्टिडेज़ हैं, जो क्रमशः कार्बन डाइऑक्साइड () विनियमन और प्रोटीन के पाचन की प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण हैं। कशेरुकी रक्त में, कार्बनिक एनहाइड्रेस बाइकार्बोनेट में परिवर्तित हो जाता है और वही एंजाइम फेफड़ों के माध्यम से साँस छोड़ने के लिए बाइकार्बोनेट को वापस बदल देता है। इस एंजाइम के बिना, यह रूपांतरण 7 के सामान्य रक्त पीएच पर लगभग दस लाख गुना धीमा होगा या 10 या उससे अधिक के पीएच की आवश्यकता होगी। पत्तियों के निर्माण, इंडोल एसिटिक एसिड (ऑक्सिन) के संश्लेषण और मादक किण्वन के लिए पौधों में गैर-संबंधित β-कार्बनिक निर्जलीकरण की आवश्यकता होती है। कार्बोक्सीपेप्टिडेस प्रोटीन के पाचन के दौरान पेप्टाइड लिंकेज को तोड़ता है। अंतिम पेप्टाइड और जस्ता से जुड़े सी = ओ समूह के बीच एक समन्वय सहसंयोजक बंधन बनता है, जो कार्बन को एक सकारात्मक आवेश देता है। यह जस्ता के पास एंजाइम पर एक हाइड्रोफोबिक पॉकेट बनाने में मदद करता है, जो पचने वाले प्रोटीन के गैर-ध्रुवीय हिस्से को आकर्षित करता है। सिग्नलिंग जिंक को एक संदेशवाहक के रूप में पहचाना गया है, जो सिग्नलिंग मार्गों को सक्रिय करने में सक्षम है। इनमें से कई मार्ग कैंसर के असामान्य विकास में प्रेरक शक्ति प्रदान करते हैं। उन्हें ज़िप ट्रांसपोर्टरों के माध्यम से लक्षित किया जा सकता है। अन्य प्रोटीन जिंक जिंक उंगलियों, मोड़ और समूहों में विशुद्ध रूप से संरचनात्मक भूमिका निभाते हैं। जस्ता उंगलियाँ कुछ प्रतिलेखन कारकों के हिस्से बनाती हैं, जो प्रोटीन हैं जो डी. एन. ए. की प्रतिकृति और प्रतिलेखन के दौरान डी. एन. ए. आधार अनुक्रमों को पहचानते हैं। जस्ता अँगुली में नौ या दस आयनों में से प्रत्येक प्रतिलेखन कारक में चार अमीनो एसिड के साथ समन्वित रूप से बांधकर उंगली की संरचना को बनाए रखने में मदद करता है। रक्त प्लाज्मा में, जस्ता एल्ब्यूमिन (60 प्रतिशत, कम लगाव) और ट्रांसफेरिन (10 प्रतिशत) द्वारा बंधा और ले जाया जाता है। क्योंकि ट्रांसफेरिन भी लोहे का परिवहन करता है, अत्यधिक लोहा जस्ता अवशोषण को कम करता है, और इसके विपरीत। इसी तरह का विरोध तांबे के साथ भी मौजूद है। जिंक के सेवन की परवाह किए बिना रक्त प्लाज्मा में जिंक की सांद्रता अपेक्षाकृत स्थिर रहती है। लार ग्रंथि, प्रोस्टेट, प्रतिरक्षा प्रणाली और आंत में कोशिकाएं अन्य कोशिकाओं के साथ संवाद करने के लिए जस्ता संकेत का उपयोग करती हैं। जिंक सूक्ष्मजीवों के भीतर या जानवरों की आंतों या यकृत में मेटालोथियोनिन भंडार में रखा जा सकता है। आंतों की कोशिकाओं में मेटालोथियोनिन 15-40% द्वारा जस्ता के अवशोषण को समायोजित करने में सक्षम है। हालांकि, अपर्याप्त या अत्यधिक जस्ता का सेवन हानिकारक हो सकता है; अतिरिक्त जस्ता विशेष रूप से तांबे के अवशोषण को बाधित करता है क्योंकि मेटालोथियोनिन दोनों धातुओं को अवशोषित करता है। मानव डोपामाइन ट्रांसपोर्टर में एक उच्च आत्मीयता बाह्य कोशिकीय जस्ता बंधन स्थल होता है, जो जस्ता बंधन पर, डोपामाइन पुनः ग्रहण को रोकता है और विट्रो में एम्फेटामाइन-प्रेरित डोपामाइन प्रवाह को बढ़ाता है। मानव सेरोटोनिन ट्रांसपोर्टर और नॉरपेनेफ्रिन ट्रांसपोर्टर में जस्ता बंधन स्थल नहीं होते हैं। कुछ ई. एफ.-हैंड कैल्शियम बाइंडिंग प्रोटीन जैसे एस. 100 या एन. सी. एस.-1 भी जिंक आयनों को बांधने में सक्षम हैं। पोषण आहार संबंधी सिफारिशें यू. एस. इंस्टीट्यूट ऑफ मेडिसिन (आई. ओ. एम.) ने 2001 में जस्ता के लिए अनुमानित औसत आवश्यकताओं (ई. ए. आर.) और अनुशंसित आहार भत्ते (आर. डी. ए.) को अद्यतन किया। 14 वर्ष और उससे अधिक आयु की महिलाओं और पुरुषों के लिए जस्ता के लिए वर्तमान ई. ए. आर. क्रमशः 6.8 और 9.4 मिलीग्राम/दिन है। आरडीए 8 और 11 मिलीग्राम/दिन हैं। आर. डी. ए. ई. ए. आर. की तुलना में अधिक होते हैं ताकि उन राशियों की पहचान की जा सके जो औसत से अधिक आवश्यकताओं वाले लोगों को कवर करेंगी। गर्भावस्था के लिए आरडीए 11 मिलीग्राम/दिन है। स्तनपान के लिए आरडीए 12 मिलीग्राम/दिन है। 12 महीने तक के शिशुओं के लिए आरडीए 3 मिलीग्राम/दिन है। आई. डी. 1 वर्ष से कम आयु के बच्चों के लिए आर. डी. ए. 3 से 8 मिलीग्राम/दिन तक बढ़ता है। सुरक्षा के लिए, आई. ओ. एम. विटामिन और खनिजों के लिए सहिष्णु उच्च सेवन स्तर (यू. एल.) निर्धारित करता है जब सबूत पर्याप्त होते हैं। जस्ता के मामले में वयस्क यू. एल. 40 मिलीग्राम/दिन (बच्चों के लिए कम) है। सामूहिक रूप से ई. ए. आर., आर. डी. ए., ए. आई. और यू. एल. को आहार संदर्भ सेवन (डी. आर. आई.) के रूप में संदर्भित किया जाता है। यूरोपीय खाद्य सुरक्षा प्राधिकरण (ई. एफ. एस. ए.) सूचना के सामूहिक समूह को आहार संदर्भ मूल्यों के रूप में संदर्भित करता है, जिसमें आर. डी. ए. के बजाय जनसंख्या संदर्भ सेवन (पी. आर. आई.) और ई. ए. आर. के बजाय औसत आवश्यकता होती है। ए. आई. और यू. एल. को संयुक्त राज्य अमेरिका की तरह ही परिभाषित किया गया है। 18 वर्ष और उससे अधिक आयु के लोगों के लिए पी. आर. आई. की गणना जटिल है, क्योंकि ई. एफ. एस. ए. ने आहार की फाइटेट सामग्री के बढ़ने के साथ उच्च और उच्च मान निर्धारित किए हैं। महिलाओं के लिए, पी. आर. आई. 7.5 से बढ़कर 12.7 मिलीग्राम/दिन हो जाता है क्योंकि फाइटेट का सेवन 300 से बढ़कर 1200 मिलीग्राम/दिन हो जाता है; पुरुषों के लिए यह सीमा 9.4 से 16.3 मिलीग्राम/दिन है। ये पी. आर. आई. यू. एस. आर. डी. ए. से अधिक हैं। ई. एफ. एस. ए. ने उसी सुरक्षा प्रश्न की समीक्षा की और अपने यू. एल. को 25 मिलीग्राम/दिन पर निर्धारित किया, जो यू. एस. मूल्य से बहुत कम है। अमेरिकी खाद्य और आहार पूरक लेबलिंग उद्देश्यों के लिए एक सर्विंग में राशि को दैनिक मूल्य (% DV) के प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है। जस्ता लेबलिंग उद्देश्यों के लिए दैनिक मूल्य का 100% 15 मिलीग्राम था, लेकिन 27 मई, 2016 को इसे संशोधित कर 11 मिलीग्राम कर दिया गया। पुराने और नए वयस्क दैनिक मूल्यों की एक तालिका संदर्भ दैनिक सेवन में प्रदान की गई है। आहार में मांस, मछली, शेलफिश, मुर्गी, अंडे और डेयरी जैसे पशु उत्पादों में जस्ता होता है। पौधों में जस्ता की सांद्रता मिट्टी के स्तर के अनुसार भिन्न होती है। मिट्टी में पर्याप्त जस्ता के साथ, जिन खाद्य पौधों में सबसे अधिक जस्ता होता है, वे हैं गेहूं (रोगाणु और चोकर) और विभिन्न बीज, जिनमें तिल, खसखस, अल्फाल्फा, अजवाइन और सरसों शामिल हैं। जिंक सेम, मेवे, बादाम, साबुत अनाज, कद्दू के बीज, सूरजमुखी के बीज और ब्लैककरेंट में भी पाया जाता है। अन्य स्रोतों में विभिन्न रूपों में पुष्ट भोजन और आहार पूरक शामिल हैं। 1998 की एक समीक्षा ने निष्कर्ष निकाला कि जिंक ऑक्साइड, संयुक्त राज्य अमेरिका में सबसे आम पूरकों में से एक, और जिंक कार्बोनेट लगभग अघुलनशील हैं और शरीर में खराब रूप से अवशोषित होते हैं। इस समीक्षा में उन अध्ययनों का हवाला दिया गया जो जिंक ऑक्साइड और जिंक कार्बोनेट का सेवन करने वाले लोगों में प्लाज्मा जिंक की सांद्रता को जिंक एसीटेट और सल्फेट लवण लेने वालों की तुलना में कम पाते हैं। हालांकि, सुदृढ़ीकरण के लिए, 2003 की एक समीक्षा ने अनाज (जस्ता ऑक्साइड युक्त) को एक सस्ते, स्थिर स्रोत के रूप में अनुशंसित किया जो अधिक महंगे रूपों के रूप में आसानी से अवशोषित हो जाता है। 2005 के एक अध्ययन में पाया गया कि ऑक्साइड और सल्फेट सहित जस्ता के विभिन्न यौगिकों ने मक्का टॉर्टिला में फोर्टिफेंट के रूप में जोड़ने पर अवशोषण में सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण अंतर नहीं दिखाया। विकासशील देशों में लगभग दो अरब लोगों में जस्ता की कमी है। जोखिम वाले समूहों में विकासशील देशों के बच्चे और पुरानी बीमारियों वाले बुजुर्ग शामिल हैं। बच्चों में, यह संक्रमण और दस्त में वृद्धि का कारण बनता है और प्रति वर्ष दुनिया भर में लगभग 800,000 बच्चों की मृत्यु में योगदान देता है। विश्व स्वास्थ्य संगठन गंभीर कुपोषण और दस्त के लिए जस्ता पूरक की वकालत करता है। जस्ता पूरक रोग को रोकने और मृत्यु दर को कम करने में मदद करते हैं, विशेष रूप से कम जन्म वजन या अविकसित विकास वाले बच्चों में। हालांकि, जस्ता की खुराक अकेले नहीं दी जानी चाहिए, क्योंकि विकासशील देशों में कई में कई कमियां हैं, और जस्ता अन्य सूक्ष्म पोषक तत्वों के साथ परस्पर क्रिया करता है। जबकि जस्ता की कमी आमतौर पर अपर्याप्त आहार सेवन के कारण होती है, यह अपशोषण, एक्रोडर्माटाइटिस एंटरोपैथिका, पुरानी यकृत रोग, पुरानी गुर्दे की बीमारी, सिकल सेल रोग, मधुमेह, घातकता और अन्य पुरानी बीमारियों से जुड़ी हो सकती है। संयुक्त राज्य अमेरिका में, भोजन की खपत के एक संघीय सर्वेक्षण ने निर्धारित किया कि 19 वर्ष से अधिक उम्र की महिलाओं और पुरुषों के लिए, औसत खपत क्रमशः 9.7 और 14.2 मिलीग्राम/दिन थी। महिलाओं के लिए, 17 प्रतिशत ने ई. ए. आर. से कम सेवन किया, पुरुषों के लिए 11 प्रतिशत। ई. ए. आर. से नीचे का प्रतिशत उम्र के साथ बढ़ता गया। सर्वेक्षण के सबसे हाल ही में प्रकाशित अद्यतन (एन. एच. ए. एन. ई. एस. 2013-2014) ने कम औसत-9.3 और 13.2 मिलीग्राम/दिन-फिर से उम्र के साथ सेवन में कमी के साथ बताया। जस्ता की हल्की कमी के लक्षण विविध हैं। नैदानिक परिणामों में अवसादग्रस्त वृद्धि, दस्त, नपुंसकता और यौन परिपक्वता में देरी, खालित्य, आंख और त्वचा के घाव, खराब भूख, परिवर्तित अनुभूति, खराब प्रतिरक्षा कार्य, कार्बोहाइड्रेट उपयोग में दोष, और प्रजनन टेराटोजेनेसिस शामिल हैं। जस्ता की कमी प्रतिरक्षा को कम करती है, लेकिन अत्यधिक जस्ता भी करता है। कुछ चिंताओं के बावजूद, पश्चिमी शाकाहारी और शाकाहारी लोग मांस खाने वालों की तुलना में जस्ता की अत्यधिक कमी से अधिक पीड़ित नहीं हैं। जस्ता के प्रमुख पादप स्रोतों में पके हुए सूखे सेम, समुद्री सब्जियां, फोर्टिफाइड अनाज, सोया खाद्य पदार्थ, मेवे, मटर और बीज शामिल हैं। हालांकि, कई साबुत अनाज और रेशों में फाइटेट्स जस्ता अवशोषण में हस्तक्षेप कर सकते हैं और जस्ता के मामूली सेवन के प्रभावों को बहुत कम समझा गया है। बीज और अनाज की चोकर में पाया जाने वाला जिंक चेलेटर फाइटेट, जिंक के अवशोषण में योगदान कर सकता है। कुछ साक्ष्य बताते हैं कि यू. एस. आर. डी. ए. से अधिक (वयस्क महिलाओं के लिए 8 मिलीग्राम/दिन; वयस्क पुरुषों के लिए 11 मिलीग्राम/दिन) की आवश्यकता उन लोगों में हो सकती है जिनके आहार में फाइटेट्स की मात्रा अधिक होती है, जैसे कि कुछ शाकाहारी। यूरोपीय खाद्य सुरक्षा प्राधिकरण (ई. एफ. एस. ए.) के दिशानिर्देश आहार में फाइटेट का सेवन अधिक होने पर जस्ता के अधिक सेवन की सिफारिश करके इसकी भरपाई करने का प्रयास करते हैं। इन विचारों को पर्याप्त जस्ता बायोमार्कर की कमी के खिलाफ संतुलित किया जाना चाहिए, और सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले संकेतक, प्लाज्मा जस्ता में खराब संवेदनशीलता और विशिष्टता है। मिट्टी की उपलब्धता और उपचार जस्ता मिट्टी में छह अलग-अलग रूपों में मौजूद हो सकता है; जल घुलनशील जस्ता, विनिमय योग्य जस्ता, जैविक रूप से बंधे जस्ता, कार्बोनेट बंधे जस्ता, एल्यूमीनियम और मैंगनीज ऑक्साइड बंधे जस्ता और जस्ता के अवशिष्ट अंश। विषाक्त परिस्थितियों में, कैलुना, एरिका और वैक्सिनियम की प्रजातियां जस्ता-धातुयुक्त मिट्टी में बढ़ सकती हैं, क्योंकि विषाक्त आयनों के स्थानांतरण को एरिकॉइड माइकोराइज़ल कवक की क्रिया से रोका जाता है। कृषि में जस्ता की कमी फसल के पौधों में सबसे आम सूक्ष्म पोषक तत्वों की कमी प्रतीत होती है; यह विशेष रूप से उच्च-पी. एच. वाली मिट्टी में आम है। जस्ता की कमी वाली मिट्टी की खेती तुर्की और भारत के लगभग आधे, चीन के एक तिहाई और पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया के अधिकांश हिस्सों में की जाती है। इन क्षेत्रों में जस्ता निषेचन के लिए पर्याप्त प्रतिक्रियाओं की सूचना मिली है। जस्ता की कमी वाली मिट्टी में उगने वाले पौधे रोग के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं। जिंक को मुख्य रूप से चट्टानों के अपक्षय के माध्यम से मिट्टी में जोड़ा जाता है, लेकिन मनुष्यों ने जीवाश्म ईंधन दहन, खदान अपशिष्ट, फॉस्फेट उर्वरक, कीटनाशक (जिंक फॉस्फाइड), चूना पत्थर, खाद, सीवेज कीचड़ और गैल्वनाइज्ड सतहों के कणों के माध्यम से जिंक को जोड़ा है। अधिक जस्ता पौधों के लिए विषाक्त है, हालांकि जस्ता विषाक्तता बहुत कम व्यापक है। बायोडिग्रेडेबल प्रत्यारोपण जिंक (Zn), मैग्नीशियम (Mg) और आयरन (Fe) के साथ, बायोडिग्रेडेबल धातुओं के तीन परिवारों में से एक है। जिंक, एक प्रचुर मात्रा में ट्रेस तत्व के रूप में, मानव शरीर के भीतर जीवन को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण सभी आवश्यक धातु तत्वों में छठे स्थान पर है। जिंक एक मध्यवर्ती बायोडिग्रेडेशन दर प्रदर्शित करता है, जो फ़े (अपेक्षाकृत धीमी) और एम. जी. (अपेक्षाकृत उच्च) के बीच गिरता है जो इसे बायोडिग्रेडेबल प्रत्यारोपण में उपयोग के लिए एक आशाजनक सामग्री के रूप में स्थापित करता है। संदर्भ ग्रंथ सूची जैविक प्रणालियाँ रासायनिक तत्वों का जीव विज्ञान और औषध विज्ञान आहार खनिज पोषण शरीर विज्ञान जीव विज्ञान