一、動(dòng)植物都離不開錳
錳對(duì)所有的有機(jī)體，無論是植物或是動(dòng)物，都是必要的。錳在地殼中的含量因地而異，差別很大。在一些酸性很強(qiáng)的土壤里，錳以正二價(jià)的形式存在，它是一種主要的可交換的陽離子，易于被植物吸收。但是在堿性土壤中，生物就不那么容易得到錳了，因?yàn)樵谶@個(gè)條件下，二價(jià)錳變成氫氧化錳沉淀，有些細(xì)菌再把氫氧化錳氧化成二氧化錳，這種狀態(tài)的錳是無法進(jìn)入植物體內(nèi)的。不過有趣的是，土壤里另外有一些細(xì)菌能促進(jìn)上面那個(gè)反應(yīng)往相反的方向進(jìn)行，也就是說能把二氧化錳再變回為二價(jià)錳，因?yàn)檫@種細(xì)菌要從二氧化錳那里獲得它們所需的氧。
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，缺錳會(huì)引起缺綠癥等許多病。植物缺錳為什么葉子就不綠了呢?這是因?yàn)楣夂线^程需要錳。植物光合作用的器官好似串聯(lián)在一起的成千上萬個(gè)電池，是由許多能進(jìn)行光合作用的單元組成的，每個(gè)單元都能接受光量子，把二氧化碳和水合成糖。在每個(gè)這樣的單元中，至少含有兩個(gè)錳離子，錳在這里可能進(jìn)行著三價(jià)錳和二價(jià)錳間的互變，并在反復(fù)循環(huán)過程中發(fā)揮著作用，在光合作用的最后一步把水中的氧氧化成氧分子。
在土壤含錳量低或者含有效錳低的地區(qū)，動(dòng)物也很容易患缺錳病�；歼@種病的動(dòng)物一般會(huì)出現(xiàn)骨骼畸形，不能生育和運(yùn)動(dòng)失調(diào)。為什么會(huì)出現(xiàn)這些癥狀呢?可以這樣來比喻，骨骼是從肉里長出來的，正好象樹木、莊稼要從土壤長出一樣。我們把能長出骨骼、牙齒、雞蛋殼的有機(jī)物組織叫做基質(zhì)。有了良好的基質(zhì)，骨骼才能長好。缺少錳時(shí)，有機(jī)基質(zhì)就發(fā)育不好，結(jié)果骨骼也長不好。用錳鹽治療運(yùn)動(dòng)失調(diào)和不育癥，會(huì)取得一定效果。
人類也需要錳，成人體內(nèi)庫存的錳為12—20毫克。用放射性54錳研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不管人們吃進(jìn)的錳有多少，只有59％可以被吸收。這樣，豈不是吃進(jìn)去的錳愈多，吸收的也愈多，人體組織里的錳也愈多嗎?但實(shí)際上并非如此，人體組織內(nèi)的錳量是維持在一定水平上的，似乎體內(nèi)有一套有效的“機(jī)構(gòu)”負(fù)責(zé)控制，它可以把不需要的錳離子排出體外。人們發(fā)現(xiàn)體內(nèi)有一種專門運(yùn)送錳的蛋白質(zhì)把錳送到各處，我們把這種蛋白叫運(yùn)錳蛋白。有趣的是這種蛋白質(zhì)專門和正三價(jià)態(tài)的錳形成絡(luò)合物，然后帶著錳運(yùn)行到各處。三價(jià)錳本來是很不穩(wěn)定的，為什么蛋白質(zhì)偏選擇這種價(jià)態(tài)的錳，錳又是怎樣變成正三價(jià)的，這些目前還都是未解之謎。
二、酶王國的重要成員
酶是一種活細(xì)胞所產(chǎn)生的一類特殊蛋白質(zhì)，它具有獨(dú)特的催化作用，、通常稱為生物催化劑。體內(nèi)各種物質(zhì)代謝所起的化學(xué)變化，如營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收，各種組織成分的合成和分解以及能量的釋放和利用等，幾乎都是酶催化的。它能使體內(nèi)的這些生化反應(yīng)顯著加速，甚至?xí)�加速幾萬到幾十萬倍，使那些本來在自然條件下需要極高溫度才能進(jìn)行的生化反應(yīng)，能在體溫的條件下順利地進(jìn)行。
酶是一個(gè)龐大的家族，它的成員眾多，結(jié)構(gòu)不同，功能也各異。酶大都由兩個(gè)基本的部分所組成，其中的一個(gè)部分稱為酶蛋白，而另一部分叫做輔酶。兩者單獨(dú)存在時(shí)因?yàn)闆]有活性則一事無成，只有當(dāng)兩者結(jié)合在一起組成全酶，才具有催化活性。輔酶是一類低分子的有機(jī)化合物，許多輔酶是有機(jī)基團(tuán)與微量金屬組成的復(fù)合物，例如含鐵、銅、鋅、錳、硒的酶就多達(dá)數(shù)百種，在體內(nèi)發(fā)揮著各種各樣的獨(dú)特功能。人們通過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)許多需要金屬離子的酶可以被錳所激活，而且在與這些酶結(jié)合時(shí)，錳常和鎂競爭，促進(jìn)肽水解的肽酶就屬于這種類型。
錳是精氨酸酶、脯氨酸肽酶、核糖核酸多聚酶、超氧化物歧化酶(SOD)等的組成成分。1980年有人研究發(fā)現(xiàn)，人類及其他哺乳類動(dòng)物的衰老，可能與錳—超氧化物歧化酶的減少有關(guān)。因?yàn)檫@種酶的減少會(huì)引起機(jī)體抗氧化作用能力的降低，從而促進(jìn)了機(jī)體的衰老。近代的研究認(rèn)為錳在蛋白質(zhì)的合成代謝中也起著微妙的作用，而且還參與了遺傳信息的傳遞。因?yàn)樵谄呤�年代末期，人們從脫氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA內(nèi)檢測出錳，而細(xì)胞內(nèi)的脫氧核糖核酸則是生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。脫氧核糖核酸DNA在體內(nèi)的合成要靠脫氧核糖核苷酸在DNA聚合酶的作用下才能完成，錳的巨大功勛在于能激活這種酶，使這些酶順利地進(jìn)行生物催化的作用，完成DNA的合成。細(xì)胞分裂階段是DNA合成最旺盛的時(shí)期。DNA的含量成倍增加，隨著細(xì)胞的分裂，DNA平均分配給兩個(gè)子代細(xì)胞，故子代細(xì)胞中DNA的含量與親代一樣，性質(zhì)也與親代相同�，F(xiàn)在已經(jīng)知道，后代的DNA實(shí)際是親代的“復(fù)制品”，這樣就能與親代保持相同的遺傳信息。遺傳特征是通過代謝類型表現(xiàn)出來的，由于DNA存在于細(xì)胞核內(nèi)，而蛋白質(zhì)的合成主要在細(xì)胞質(zhì)中，所以DNA不能直接控制蛋白質(zhì)的合成，它必須先把遺傳信息轉(zhuǎn)錄給信息核糖核酸轉(zhuǎn)入到細(xì)胞質(zhì)后，與核微粒結(jié)合在一起，這時(shí)依據(jù)信息核糖核酸轉(zhuǎn)錄來的信息“翻譯”成氨基酸連接順序，以合成某種特異的蛋白質(zhì)(酶)。DNA的復(fù)制、信息核糖核酸的轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)的合成，都是一些復(fù)雜的耗能性酶的促進(jìn)過程，而錳則是這些酶中某些酶的活性基因或輔助因子，也是某些酶的激活劑，因此可以說錳參與了遺傳信息的傳遞。