生命體中的微量元素.doc

生命體中的微量元素化工系 10級 高分班 潘秋燕 學(xué)號 120101206132摘要: 微量元素是指占人體總重量萬分之一以下的元素,即每人每日需要量在100mg以下的元素，包括常量元素以外的其他各種元素，僅占人體元素總量的0.05%，主要包括鐵、銅、鋅、鈷、錳、鉻、硒、碘、鎳、氟、鉬、釩、硅、鍶等。它們雖在體內(nèi)的含量甚微,卻發(fā)揮十分重要的生理作用。微量元素與機(jī)體的健康關(guān)系密切。關(guān)鍵詞:微量元素,代謝,生理功能,，危害所謂微量元素,在環(huán)境地球化學(xué)中,是指僅占地球組成部分的0.01%的60余種元素,它們的含量一般在110-8110-88之間。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,從人體的結(jié)構(gòu)來看,占人體總重量萬分之一以下者,每日需要量在100mg以下者為微量元素。 根據(jù)科學(xué)研究,到目前為止,被公認(rèn)與人體健康和生命有關(guān)的必需微量元素有14種,即有鐵、銅、鋅、鈷、錳、鉻、硒、碘、鎳、氟、鉬、釩、硅、鍶等。微量元素主要來自食物,動物性食物較植物性食物種類多,含量也較高。微量元素在體內(nèi)一般結(jié)合成化合物或絡(luò)合物,廣泛分布于各組織中,含量較恒定。微量元素在體內(nèi)主要通過形成結(jié)合蛋白、酶、激素和維生素等發(fā)揮極其重要的作用。如參與構(gòu)成生物體內(nèi)各種酶的活性中心或輔助因子,參與體內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸,參與體內(nèi)激素和一些維生素的形成等。但值得注意的是,微量元素需要量甚微,一般膳食不會引起人體缺乏,若補(bǔ)給過多,則對機(jī)體有害。一、 必需微量元素的生理功能人體中的微量元素大多為過渡元素，是酶中不可缺少的成分。例如，銅、鋅、錳、鉬等參與多種酶的組成與激活。人體內(nèi)的酶有近千種，60%以上含有微量元素。微量元素在人體生物化學(xué)過程中起著重要的作用，它數(shù)量少，能量大，可稱之為“生命的火花”，人體的必需微量元素對人的主要生理功能有重要的影響，表現(xiàn)在以下方面：1微量元素是構(gòu)成金屬酶和酶的活化劑酶多是大而復(fù)雜的蛋白質(zhì)，它的作用在于強(qiáng)化生化作用。幾千種已知的酶中大多數(shù)含有一個(gè)或幾個(gè)金屬原子，一旦除去金屬原子，這些酶就會失去活性。2微量元素是激素和維生素的活性成分如果一些激素和維生素沒有微量元素參與也會失去作用，甚至不能合成。例如，沒有碘甲狀腺素就無法合成；鉻可激活胰島素；鈷是合成維生素B12的主要成分等。3微量元素與常量元素的協(xié)同微量元素可協(xié)助常量元素的輸送，可與體液內(nèi)與鉀、鈉、鈣、鎂等離子協(xié)同，可調(diào)節(jié)滲透壓、維持離子平衡和體液酸堿度，以保持人體正常的生理功能。有些必需微量元素除了具有以上作用外，還有一些特殊作用，如某些微量元素與遺傳、與某些疾病的發(fā)生、與生長發(fā)育等有密切關(guān)系。二、影響微量元素吸收的因素人體對微量元素的吸收受多種因素的影響，如腸道內(nèi)的pH、機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性、微量元素的理化性狀、膳食結(jié)構(gòu)的成分以及微量元素的相互作用等。1腸道內(nèi)的pH在胃液的酸性環(huán)境下，微量元素從食物成分中分解出來，呈離子狀態(tài)，如鐵、銅、錳、鉻等均可形成可溶性氯化物，有利于其吸收。2機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)人體在神經(jīng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)的協(xié)同作用下具有調(diào)節(jié)體內(nèi)環(huán)境使之不受外界環(huán)境變化影響從而保持相對穩(wěn)定的能力，稱為機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)。機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的一個(gè)典型實(shí)例是鐵的吸收。3微量元素的理化性狀食物中微量元素的理化性狀也會影響其吸收。一般情況下，溶解度大、易與氨基酸結(jié)合成復(fù)合物的元素容易被吸收，而物質(zhì)的溶解度也受胃腸道pH等因素的影響。一般小分子比大分子易被吸收，有機(jī)酸鹽比無機(jī)酸鹽更利于吸收。4膳食成分膳食中的糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、植酸鹽、磷酸鹽、維生素等的含量對微量元素的吸收有明顯影響。如果糖含量增加可使銅吸收明顯減少、蛋白質(zhì)能顯著影響鐵、銅的生物利用率等。5微量元素間的相互作用對人體必需的微量元素，我們還應(yīng)當(dāng)注意元素間的相互協(xié)同與拮抗作用。某些金屬元素可競爭性結(jié)合在消化道黏膜上的同一受體部位，某種元素過多可干擾另一種元素的吸收。某些金屬離子如鐵、錳對鈷的吸收有抑制作用；鋅對銅的吸收有抑制作用等。微量元素是維持人體健康必不可少的，但是在人體內(nèi)必需保持一種內(nèi)穩(wěn)態(tài)，這種狀態(tài)一旦被破壞就會影響健康。某種元素對人體有益還是有害是相對的，關(guān)鍵在于適量。三、幾種必需微量元素在人體代謝情況和生理功能 1. 鐵成人體內(nèi)含鐵量為35g。其中60%70%分布于血紅蛋白,5%分布于肌紅蛋白,細(xì)胞色素及含鐵酶中約占1%;其余25%30%以鐵蛋白和含鐵血黃素的形式貯存于肝、脾、骨髓等組織中。鐵吸收的主要部位在十二指腸及空腸上段,檸檬酸、氨基酸、果糖等可與鐵結(jié)合成可溶性復(fù)合物,有利于鐵的吸收。鐵的生理功能主要有;(1)合成血紅蛋白;(2)合成肌紅蛋白;(3)構(gòu)成人體必須的酶,如細(xì)胞色素酶類、過氧化物酶等。此外,鐵能激活琥珀酸脫氫酶、黃嘌呤氧化酶等活性,參與體內(nèi)能量代謝,并與免疫功能有關(guān)。 機(jī)體缺鐵,導(dǎo)致紅細(xì)胞生成障礙,造成缺鐵性貧血。主要原因有;(1)需要量增加而攝入不足 (2)吸收不良 (3)長期慢性失血2. 銅成人體內(nèi)含量為100150mg,在肝、心、毛發(fā)及腦中含量較高,成人每日需要量為1.52.0mg。食物中銅主要在胃和小腸上部吸收,吸收后送至肝臟等組織。銅蛋白是各組織儲存銅的主要形式,肝臟是調(diào)節(jié)體內(nèi)銅代謝的主要器官。銅的生理功能主要是通過構(gòu)成多種酶的成分來實(shí)現(xiàn)的。銅在肝臟中參與銅藍(lán)蛋白的組成,在血槳中使亞鐵氧化為高鐵,有利于血漿鐵的運(yùn)輸;銅還是構(gòu)成細(xì)胞色素氧化酶的成分,參與生物氧化作用;此外,銅還參與多種酶的組成,如酪氨酸酶、多巴胺-羥化酶、抗壞血酸氧化酶等。銅的缺乏會導(dǎo)致結(jié)締組織中膠原交聯(lián)障礙,引起貧血、白細(xì)胞減少、動脈壁彈性減弱、神經(jīng)及精神系統(tǒng)癥狀等。銅在體內(nèi)過多可導(dǎo)致銅在肝、腦、角膜、腎等組織器官沉積,造成機(jī)體危害。 3.鋅人體內(nèi)含鋅為23g,遍布于全身許多組織中,不少組織含有較多鋅,如眼睛含鋅達(dá)0.5%。成人每日供給為1520mg。鋅主要在小腸中吸收,動物性食物較植物性食物中的鋅吸收好;腸腔內(nèi)有與鋅特異結(jié)合的因子,能促進(jìn)鋅的吸收。鋅是80多種酶的組成成分或激活劑。如DNA聚合酶、乳酸脫氫酶、超氧化歧化酶等,在體內(nèi)發(fā)揮著重要作用。(1)鋅參與DNA、RNA的結(jié)合及蛋白質(zhì)生物合成等,促進(jìn)生長發(fā)育;(2)參與免疫、防御功能,可能對多種疾病(包括癌腫、風(fēng)濕、動脈硬化及神經(jīng)病等)的發(fā)生、發(fā)展有一定抑制作用;(3)鋅還參與胰島素合成,增強(qiáng)胰島素的活性;(4)鋅與感覺器官有關(guān);(5)鋅還與性器官的發(fā)育、性征和性機(jī)能、生育等均有密切關(guān)系。因此,缺鋅會導(dǎo)致多種代謝障礙,如兒童缺鋅可引起生長發(fā)育遲緩、生殖器發(fā)育受損、傷口愈合遲緩、皮膚干燥、味覺減退等表現(xiàn)。 4. 碘正常成人體內(nèi)碘含量2550mg,大部分集中于甲狀腺中。成人每日供給量為0.10.15mg。由食物中攝取的碘主要在小腸被吸收,且吸收迅速、完全。吸收入血的碘與蛋白質(zhì)結(jié)合而運(yùn)輸,主要濃集于甲狀腺被利用。碘主要參與合成甲狀腺激素。甲狀腺激素在調(diào)節(jié)代謝及生長發(fā)育中發(fā)揮重要作用。成人缺碘可引起甲狀腺腫大,稱甲狀腺腫。胎兒及新生兒缺碘可引起呆小癥(克汀病),患兒表現(xiàn)為生長發(fā)育不良、智力低下、體力不佳等。 5.錳成人體內(nèi)錳含量為1020mg,分布于全身各組織,其中以腦最高,其次為骨骼、肝、腎和胰腺等組織。成人每日供給量為2.55mg。錳在小腸中吸收與鐵吸收機(jī)制類似,兩者吸收具有相互競爭和相互干擾的作用。錳參與一些酶的組成,如線粒體中精氨酸酶、RNA聚合酶、超氧化物歧化酶等;還可作為一些酶的激活劑,如異檸檬酸脫氫酶、DNA聚合酶等。因此,錳在糖代謝,脂類代謝和蛋白質(zhì)、DNA、RNA等合成中發(fā)揮重要作用。錳缺乏時(shí),影響上述多方面功能外,還可使蛋白聚糖(如硫酸軟骨素)合成減少,影響骨骼的代謝,可引起骨骼發(fā)育不良和畸形。體內(nèi)錳過多時(shí),可引起慢性神經(jīng)系統(tǒng)中毒,表現(xiàn)為錐體外系的功能障礙。 6.硒成人體內(nèi)硒含量為1421mg,主要存在于肝、胰、腎中。主要以含硒蛋白質(zhì)形式存在。成人每日供給量為50200g。食物攝入的硒主要在小腸被吸收,存在于低分子有機(jī)化合物(如硒代半胱氨酸、硒蛋氨酸)中的硒較易吸收和利用。硒的主要生物學(xué)功能是作為谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)的必須組成成分,此酶能分解H2O2和清除體內(nèi)自由基,防止脂質(zhì)過氧化作用,同時(shí)還能加強(qiáng)維生素E的抗氧化作用,因而可保護(hù)細(xì)胞膜不受過氧化物損傷,維持生物膜正常結(jié)構(gòu)和功能。硒在體內(nèi)能拮抗和和減低汞、銅、鉈、砷等元素的毒性,減輕維生素D中毒病變和黃曲霉毒素的急性損傷;硒還能刺激抗體的產(chǎn)生,使中性白細(xì)胞殺菌能力增強(qiáng),增加機(jī)體的免疫功能。除此之外,硒還在視覺和神經(jīng)傳導(dǎo)中起重要作用,并與精子的生成、生育等和關(guān)節(jié)炎、白內(nèi)障等疾病都有一定關(guān)系。 硒缺乏與多種疾病的發(fā)生有關(guān),如克山病、心肌炎、擴(kuò)張型心肌病、大骨節(jié)病及碘缺乏病等。硒還具有抗癌作用,是肝癌、乳腺癌、皮膚癌、結(jié)腸癌、及肺癌等的抑制劑。硒過多也會對人體產(chǎn)生毒性作用,如脫發(fā)、指甲脫落、周圍性神經(jīng)炎、生長遲緩及生育力降低等。7.氟人體內(nèi)氟含量為23g,其中90%存在于骨及牙中。量存在于內(nèi)臟、軟組織及體液中。人每日供給量為1.54mg。膳食和飲水?dāng)z入的氟主要在胃中吸收。氟在骨骼及牙齒的形成中有重要的作用?？梢苑乐过x齒的發(fā)生和骨質(zhì)疏松,適量的氟有利于鈣、磷在骨骼中沉積,可加速骨骼的形成,增加骨骼的硬度。此外,氟還可直接刺激細(xì)胞膜中的G蛋白,激活腺苷酸環(huán)化酶或磷脂酶C,啟動細(xì)胞內(nèi)cAMP或磷脂酰肌醇信號系統(tǒng),引起廣泛生物效應(yīng)。 氟缺乏時(shí)易發(fā)生齲齒,常見于兒童。老年人缺氟常可導(dǎo)致骨質(zhì)疏松,易發(fā)生骨折。飲用一定含氟量的水(以0.7mg/L為宜)可防止齲齒和骨質(zhì)疏松癥。如長期飲用高氟(大于2mg/L)水可使機(jī)體氟過多,造成骨質(zhì)脫鈣、骨質(zhì)疏松、骨變色及骨膜外成骨,牙形成氟斑齒等異常;此外,氟過多還對大腦、甲狀腺、腎上腺、胰腺、生殖腺等組織的功能產(chǎn)生一定的損害。 四、有害微量元素有害微量元素是指存在于生物體內(nèi)，會阻礙機(jī)體正常代謝過程和影響生理功能的微量元素，如鈹、鉛、汞、砷、鎘等。某些有害微量元素長期接觸會引起慢性中毒或者致癌。有害