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微量元素的定义功能及对人体的关系

《微量元素的定义功能及对人体的关系》

(一)微量元素的定义
     宇宙万物都是由物质构成的,构成物质的基本单元是百余种化学元素。人体也是如此,据科学研究,现已证实人体是由蛋白质、脂肪、醣、无机盐、维生素、水及微量生物活性物质所组成。这些化学元素或物质,在人体内现已发现有60多种,如按化学元素的重量百分比计算,氧约占65%、碳约占18%、氢约占10%、氮约占 3%,以上4种元素约占人体重量的96%;其余7种元素:钙约占1.94%、磷约占1.15%、钾约占0.34%、硫约占0.23%、钠约占0.13%、氯约占0.12%、镁约占0.04%,这7种加起来,约占人体重量的3.95%,以上两组合计11种,占人体总重量的99.95% ,称为人体必需常(宏)量元素;另外还有 14种元素,在人体内只占百万分之一(ppm)~万万分之一 (ppb),这十几种元素加在一起,仅占人体重量的0.05%,称之为生物微量元素(biological trace elements )。凡含量占人体重量0.01%以下,即万分之一以下的元素,统称为与人体有关的生物微(痕)量元素。
目前对人体必需生物微量元素公认的定义是:
1.它是维持人体生命、发育、繁殖所必需的元素。
2.它是成人的日摄取量在100毫克以下的元素。
(二)生物微量元素的功能及对人体的关系。 在阐述生物微量元素的功能及对人体的关系之前,还需要先介绍一下人体组成的基本情况;上面已经提到人体是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、水、无机盐、生物微量元素、维生素等物质组成的有生命和思维活动的人,这些化学物质或元素,在人体内均占有一定的比例,现以一个60公斤(Kg)体重的成人为例,列表如下: 
 

项次
化学物质名称
含量 (Kg)
占体重%
1
36
60
2
脂肪
10.8
18
3
蛋白质
9.6
16
4
无机盐及生物微量元素
2.58
4.3
5
维生素A,B1,B2,C,D,PP等
0.6
1
6
碳水化合物
0.42
0.7
 
合 计
60 公斤
100 %

    人体必需的常量元素,主要用于构成人体的机体和起电解质作用,而生物微量元素则是人类生存不可缺少的营养成份,在人体内成为某些、激素、核酸、维生素等的活性中心,维持着生命的代谢过程,如缺乏某种生物微量元素,就会引起生理功能及结构异常,发生种种病变及疾病,通常虽不直接危及生命,但为生命活动所必需,故又称为必需微量元素,适量时对身体有益,但过量时就会有害。
生物微量元素对人体的生理功能有:
1.促进 的催化作用──生物微量元素能活化人体内上千种的 ,其中大多数是金属 和金属离子 。微量金属元素能极大地提高 的催化作用,如失去金属, 的活力将极度下降,甚至丧失。
2.参与激素的分泌活动──生物微量元素能参与甲状腺、肾状腺等分泌激素的活动,如果缺少某些生物微量元素则将影响这些激素的合成,从而影响对人体某些生理功能的调节。
3.是遗传物质核酸的构成部份──核酸是遗传信息的携带者,而核酸中含有多种生物微量元素,所以生物微量元素能在遗传中起到某些作用。
4.参与新陈代谢──生物微量元素参与了人体内氧化还原系统的活动,使细胞中储存的物质产生能量,并利用这种能量,起到新陈代谢的作用,大多数生物微量元素的含量随年龄增长而减少,这说明与衰老有着直接的关系。
5.生物微量元素是人的机体内氧的输送者。
       人类对生物微量元素的认识,有一个漫长而又逐步加快的过程。铁是最早发现的人体必需生物微量元素, 150年前发现了碘,其后以十年左右发现两个必需生物微量元素的速度前进,至七、八十年代,人们开始进一步重视生物微量元素,同时对生物微量元素在生命过程中的意义、生理功能,代谢过程、缺乏时的表现及防治、过量时的中毒及防治等,有了更详细的了解,到目前为止,已知人体必需生物微量元素有14种,它们是:
铁、锌、铜、碘、锰、硒、氟、钼、钴、铬、镍、钒、钖、硅。
      随着科学研究的进展,有生物功能的人体微量元素的数目还将增加,而不仅限于目前已知的数目。
人体微量元素在体内分布甚广,一般在所有器官中均可检出,但非均匀分布,有些器脏组织含有某种生物微量元素,相对比较集中,如:
铁──血液、肝、脾、骨;
铜──肌肉、肝、脑、骨骼;
锌──视网膜、胰岛组织、前列腺;
碘──甲状腺、肾上腺、肌肉;
锰──骨骼肌、肝、胰、脑;
硒──肝、胰、心、肾;
氟──头发、齿、指甲、骨;
钼──肝、肾;
钴──肝、肾、肌肉;
铬──心、肝、肺等;
      机体微量元素的分布不均,表明机体某部位结构与生物微量元素的特异性功能密切相关,在某些病理情况下,就可帮助检测人体的组织状况,或临床诊断疾病。
      人体必需微量元素在体内的作用,有着定量的生理剂量范围,在摄入不足而出现缺乏症状,与摄入过多而出现中毒反应的剂量之间,呈现出一段最适宜的安全摄取量,不同的元素有不同的适宜量范围,如饮水中碘的含量与甲状腺肿患病率的关系中,缺碘与碘过多,均可引起地方性甲状腺肿;而且,机体微量元素对人体的适宜剂量与中毒剂量的界限,大都很小,所以,对摄入量的研究,是当今各国重点研究的对象。
      机体微量元素之间,彼此既有协同作用又相互拮抗,而处于精密的平衡状态。这是由于电子结构和化学物理特性的差异,元素之间彼此起着生物干扰作用,如有拮抗作用的元素: 铁──锰; 铁──铜; 铜──锌; 铜──钼; 硒──汞;
有协同作用的元素:
铜──汞; 硒──钴; 砷──铅。
人的机体内,某种元素的缺乏或过多的原因,一般有两种情况:
     一是直接来自本身的原因;二是其它元素干扰了其功能的间接反应,如元素之间的拮抗作用,可增强元素的毒性作用,所以,研究人体内机体微量元素之间的相互关系和适宜比例,与研究某单一元素的作用,是同等重要的。
       随着生命科学的发展,微量分析技术的提高和生物医学成果的累积,人们逐渐认识到,生物微量元素对人类的生、老、病、死及遗传代谢,有着重要的,甚至是决定性的作用。由于生物微量元素不像某些维生素能在人体内自行合成,而是主要来自食物、饮水、空气和药物等,所以有人说,在人体所需的营养中,生物微量元素比维生素更为重要。
在研究生物微量元素与人体健康的关系中,微量分析技术则是关键手段之一,八十年代微量分析技术的灵敏度已比六十年代提高了两个数量级,目前国际上所用的仪器分析法,如石墨炉原子吸收法,火花源质谱法和电感耦合等离子体质谱法的检出限,已可达到ppt级 (即亿万分之一),中子活化法可达10 ppt,而激光共振电离光谱法则可达到10 ppt。不过这些仪器分析法,还存在着基体干扰问题,需要在进行检测前除去其基体。所以只有进一步研究和发展精密的灵敏度高的微量分析仪器和化学分析,才能提供更精确可靠的微量元素分析资料,做为研究人体生理机能的依据,以提高人们对生物微量元素与人体健康的相互关系的认识,以及与激素、维生素间的关系,以了解在极微量的范围内,生物微量元素的有效性和毒性的平衡,还要从营养学方面来进一步研究生物体内所需含有生物微量元素的微量成分,进而预防某些疾病、癌症、畸形或遗传变异的发生。

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