化學(xué)元素與生命健康

1、化學(xué)元素與生命健康1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，從這個意義說，人體所需營養(yǎng)中，它們甚至比維生素更為重要。2 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病（包括一些地方?。┑姆乐畏矫嬗兴l(fā)現(xiàn)和

2、改善. 3一.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%. 4存在于生物體(植物和動物)內(nèi)的元素大致分為四類1).必需元素(essential element): 按在人體內(nèi)含量不同又可分為常量元素(major element)和微量元素 (trace element).2).可能有益和輔助營養(yǎng)元素3).沾染元素 54).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

3、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.6 而有的最佳濃度和中毒濃度之間只有一個狹窄的限安全限度,如Cu、Se等. 除了25種必需元素外,還有2030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.7常量元素在人體中的組成 . . a . l . g .a . .8微量元素在人體內(nèi)的含量 Fe 0.0057 Cr 8.610-5 Zn 0.0033 Mo 7.010-6 Cu 1.410-4 Co 4.310-6 Sn 4.310-5 F

4、 5.310-6 I 4.310-5 V 1.410-7 Mn 3.010-5 Si Ni 1.410-5 Se9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。10二. 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、

5、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，會有差別。11四. 大氣 大氣圈質(zhì)量5.31018kg,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。12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，同時也是構(gòu)成許多活性化合物的重要

6、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物提供K而不能提供足夠的Na。所以要補(bǔ)充食鹽。 13 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，目前尚未被證實是否是人體或其它生物體所必需的。14二. 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

7、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), I: 甲狀腺(87.4) 15第四節(jié) 微量元素與食物營養(yǎng)平衡膳食組成 在人體的營養(yǎng)生理需要與膳食之間建立平衡關(guān)系. 新陳代謝導(dǎo)致每天都有一定的無機(jī)鹽排出體外,需由膳食補(bǔ)充,無機(jī)鹽在食物中分布很廣,一般能滿足需要.16 不過從實用觀點看,較易缺乏的無機(jī)元素有 Ca、Fe、I，特別是正在發(fā)育生長的兒童、青少年孕婦和乳母。這三種元素的缺乏是比較普遍的。 在我們吃的食品中有

8、的化學(xué)物是有意加入的，有的是在各種生產(chǎn)活動中帶進(jìn)的，還有一些是食品中自然存在的。17 多樣化的膳食是獲得各種適量基本營養(yǎng)素的最好方法。 黃帝內(nèi)經(jīng): “五谷為養(yǎng),五果為助,五畜為益,五菜為充”. 廣譜而平衡的膳食原則,同時也是避免食品中有毒物質(zhì)達(dá)到有害劑量的科學(xué)方法之一.18二. 理想食物中的化學(xué)元素 棲息于大自然中的動物能從多樣性食物中獲得各種所需元素,避免了這些元素的不足或過量攝取. 但人們“純化了”的食物卻導(dǎo)致了某些“文明病”. 一般說,含鉻(Cr)量較高的有堅果,谷類,其次是動物的飽和脂肪。 19 錳(Mn)在堅果和葉采類及茶葉中含量較豐此外谷、麥、通心粉中也有一定含量鈷（Co）在蝦、魚

9、中含量較多，其余含量較少。 銅在牡蠣中含量很大，肝、腎、羊排、葵花籽油、蔬菜、堅果中含量超過5ppm。 瘦肉和魚是最豐富的鋅源，在蛋黃，小麥、玉米、茶葉、白扁豆，可可，酵母等中含量超過20ppm。 20 硒（Se）存在量較低，人們對它的需求量也相對較少，通常含于肉類中，但硒的缺乏可造成地方病，需求助外加硒制劑來補(bǔ)充。 豆莢類和動物臟器中含大量鉬（Mo）。鉬是牛奶里一種酶的組分，牛奶也是其來源。21 食品中大量使用食品添加劑,如: 抗凝膠劑: 硅酸鋁鈣,硅酸鎂等. 防腐劑: 抗壞血酸鈣,苯甲酸鈉,山梨酸鉀等. 穩(wěn)定劑:藻酸鈣等. 各種添加劑:硫酸鋁銨,碳酸鎂等.色素：檸檬黃，喹啉黃，日落黃，二藍(lán)光酸性黃，胭脂紅，誘惑紅等。 22第五節(jié) 微量元素的毒性一.元素缺乏及過量積累的毒性必需元素:生長ab濃度缺乏最適中毒致死例： Zn, Cu,生長23非必需（金屬）元素:生長濃度可耐受中毒致死a例：Pb, Cd等24二. 食品中金屬毒物問題1.自然環(huán)境: 因地區(qū)條件特殊,土壤、空氣、水中某些金屬含量較高，這