化學(xué)元素與生命健康

化學(xué)元素與生命健康云南大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院王林第一講緒論

生命科學(xué)中的元素(微量元素)是一門新興的由多學(xué)科相互滲透的邊緣學(xué)科.它與化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地學(xué)、食品學(xué)、營養(yǎng)學(xué)等有著密切關(guān)系。目前研究表明化學(xué)元素，特別是微量元素在與人體生物分子的有機(jī)聯(lián)系中，起著關(guān)鍵步驟的調(diào)控作用，并且化學(xué)元素不像某些維生素能在人體內(nèi)自行合成，從這個(gè)意義說，人體所需營養(yǎng)中，它們甚至比維生素更為重要。

化學(xué)元素主要來自飲食空氣和各種外源性物質(zhì)，因此易產(chǎn)生缺乏或過量積累。

通過對化學(xué)元素特別是微量元素與健康相關(guān)性及其內(nèi)在聯(lián)系究，在某些疾病，特別是微量元素缺乏，過量積累及失控等造成的疾?。òㄒ恍┑胤讲。┑姆乐畏矫嬗兴l(fā)現(xiàn)和改善.

一.常量元素和微量元素目前已知天然存在的化學(xué)元素有92種,在人體已發(fā)現(xiàn)81種.

人體必需的常量元素有11種,占人體總質(zhì)量的99.95%,是人體不可缺少的造體元素.人體中其余70余種元素是微量元素,僅占人體總質(zhì)量的0.05%.

存在于生物體(植物和動(dòng)物)內(nèi)的元素大致分為四類1).必需元素(essentialelement):

按在人體內(nèi)含量不同又可分為常量元素(majorelement)和微量元素(traceelement).2).可能有益和輔助營養(yǎng)元素3).沾染元素

4).有毒元素人體中每一元素呈現(xiàn)的不同生物效應(yīng),效應(yīng)的強(qiáng)弱決定于特定器官或體液中該元素的濃度及其存在的形態(tài).

對于必需元素和有益元素,各有一段最佳健康濃度,有的具有較大的體內(nèi)恒定值,而有的卻很小.如Zn.

而有的最佳濃度和中毒濃度之間只有一個(gè)狹窄的限安全限度,如Cu、Se等.除了25種必需元素外,還有20～30種普遍存在于組織中的元素,這些元素的濃度是變化的.它們的生物效應(yīng)還未被完全弄清,因此上述元素界限的劃分不是固定不變的,隨研究深入,還可能修正.常量元素在人體中的組成

％

％Ｏ６５.５Ｓ０.２５Ｃ１８.０Ｎa０.１５Ｈ１０.０Ｃl０.１５Ｎ３.０Ｍg０.０５Ｃa１.０Ｐ１.０Ｋ０.３５微量元素在人體內(nèi)的含量

％

％

Fe0.0057Cr8.6×10-5Zn0.0033Mo7.0×10-6Cu1.4×10-4Co4.3×10-6Sn4.3×10-5F5.3×10-6I4.3×10-5V1.4×10-7

Mn3.0×10-5

Si

Ni1.4×10-5

Se

第二節(jié)元素的主要來源一．河流河流匯集來自其流域可溶性物質(zhì)，因此其組成隨氣候、地質(zhì)情況和大城市的出現(xiàn)而變化。一般說來：溫帶區(qū)域河流以含較多鈣離子和碳酸根離為特征。熱帶潮濕地區(qū)河水各成分被稀釋，但卻含有較多Al、Fe、Si和有機(jī)物。流過干旱地區(qū)的河流，則以含有較大量的鈉離子、氯化物和硫酸鹽為特征。二.海洋

海水中主要陽離子是Na+、K+、Mg2+、Ca2+陰離子是Cl-、SO42-、HCO3-三.土壤土壤中所含元素較廣,如C、N比巖石明顯多。稍貧的有As、Br、Cd、Hf、I、Pb、Se、Sn、Zr、Tl。稍富的為B、Ca、Cl、F、Hg、K、Mg、Na、Sr。由于土壤類型不同，會(huì)有差別。四.大氣

大氣圈質(zhì)量5.3×1018kg,其中80%停留在約10Km高度以下的對流層.這是生物化學(xué)家最感興趣的區(qū)域。以N和O為主要成分,還有H、CO、CO2、CH4、SO2、H2S、NO、NO2等。城市和工廠附近大氣中還含有重金屬化合物，砷化合物、氟化合物、石棉等煙霧飄塵，由于雨水沖淋和沉降作用，其對生物的影響是不可忽視的。第三節(jié)生物體中的元素分布分布狀況

C、H、O、N大量存在于生物體內(nèi)的有機(jī)物中，P為含量最多的無機(jī)元素之一，同時(shí)也是構(gòu)成許多活性化合物的重要結(jié)構(gòu)單元的元素。

Na、K、Mg、Cl、Ca、S為次豐元素。前四種是體液和細(xì)胞質(zhì)的主要成分。Ca構(gòu)成生物體的骨架物質(zhì)。S是有機(jī)物的組份，Na不是植物的必需元素因此植物主要向動(dòng)物提供K而不能提供足夠的Na。所以要補(bǔ)充食鹽。

含量較低的有重要金屬元素如V、Fe、Mn、Co、Cu、Zn、Mo及非金屬元素I、Se等微量元素。其他如Sr、Ge、Ba、Al、Pb、Cd、As等一些元素雖然到處都有，目前尚未被證實(shí)是否是人體或其它生物體所必需的。二.人體組織中的微量元素

分布是及不均勻的.有些是臟器組成部分之一,并有重要生理功能.如甲狀腺的碘,紅細(xì)胞內(nèi)的鐵,造血器官中的鈷,脂肪組織中的釩,肌肉組織里的鋅等.在人體中的主要蓄積部位(%):Fe:血色素(70.5),F:骨(98.9),Zn:肌肉(65.2)，Cu:肌肉(34.7),V:脂肪(90),Se:肌肉(88.3)Mn:骨(43.3),