1、微量元素體與人體健康1 .微量元素體和生長發(fā)育由鐵元素、銅、亞金屬鉛、錳組成的酶催化劑和碘元素組成的甲狀腺激素，均有促進(jìn)生長發(fā)育的作用，缺乏，均可引起生長發(fā)育停滯，予以補(bǔ)充，加快生長發(fā)育和體重增加，增強(qiáng)體質(zhì)。亞金屬鉛缺乏：發(fā)生先天性畸形銅不足：小腦發(fā)育不全、腦萎縮、貧血。碘缺乏：先天性可汀病、甲狀腺腫、白癡小癥。由微量金屬元素在體內(nèi)不足或過剩引起的病情如下表所示元素體缺乏時(shí)的疾病積累太多就會(huì)生病鐵元素貧血血色素沉積癥損害了基因的酸化作用鉻糖尿病動(dòng)脈硬化引起肺癌銅貧血神經(jīng)有異常。 動(dòng)作振動(dòng)(威爾遜病)亞金屬鉛發(fā)育停滯，抑制性成熟，使免疫功能降低引起胃腫瘤情鎳元素血色素和血紅細(xì)胞減少引起肺癌和鼻竇

2、癌鈷類惡性貧血血紅細(xì)胞病錳元素骨骼變態(tài)，關(guān)節(jié)脆弱運(yùn)動(dòng)障礙震顫性麻痹病(帕金森癥)鎂元素痙攣發(fā)麻痹癥鈣元素骨骼變態(tài)影響膽石性白內(nèi)障心臟的血液流通2 .微量元素體與內(nèi)分泌、免疫與感染1 )微量元素體不足或過多會(huì)妨礙內(nèi)分泌的功能。2 )亞金屬鉛缺乏銅降低垂體腎上腺內(nèi)分泌3 )鉻缺乏會(huì)影響胰臟的分泌細(xì)胞等4 )微量元素體和感染與免疫微量元素體的含量變化對(duì)人體和微生物都有影響。 機(jī)體鐵元素銅亞金屬鉛等微量元素體的不足和過多，會(huì)減弱免疫機(jī)制，降低抵抗力，促進(jìn)細(xì)菌感染。 因此，生物體需要“營養(yǎng)免疫”的適當(dāng)微量元素體濃度。3 .微量元素體與心血管、血液系統(tǒng)Zn/Cd比增大，抑制高血壓的發(fā)生Zn/Cu比增大，誘

3、發(fā)冠心病Cu不足會(huì)引起高尿酸血Cr、Mn、Se可以預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化Si能維持動(dòng)脈內(nèi)膜的完整、滲透性和彈性Li、Sr等能降低心血管病死亡率Fe、Cu、Zn等影響創(chuàng)傷的愈合4 .微量元素體和神經(jīng)系統(tǒng)鐵缺乏會(huì)引起行動(dòng)的變化缺乏碘元素會(huì)引起神經(jīng)中樞病變亞金屬鉛缺乏兒童智力發(fā)育不良銅不足會(huì)引起大腦皮質(zhì)萎縮，智力低下Li、Co不足會(huì)影響智力的發(fā)展含金屬鉛鎘、錳量過多，妨礙智力發(fā)育5、微量元素體和腫瘤微量元素體不能由人體組織合成，環(huán)境中微量元素體的分布和含量直接影響人的攝入量和體內(nèi)儲(chǔ)量，不同的攝入量和儲(chǔ)量則影響人的健康狀況，同樣影響人腫瘤的發(fā)生和發(fā)展，具有地理和地域性格分布特征。6、微量元素體的協(xié)同與拮抗作

4、用錳促進(jìn)銅的利用，銅加速鐵元素的吸收和利用，鐵元素、錳、銅、鈷具有活血協(xié)同作用。鎘可減少亞金屬鉛的吸收和生物科學(xué)功能，亞金屬鉛拮抗鎘毒性，銅拮抗鉬毒性，硒拮抗鎘毒性，砷減弱硒毒性，鈷加強(qiáng)硒毒性。 鐵元素和錳可以在相互干擾消化道吸收過程的同時(shí)，協(xié)同生血效果。7 .微量元素體的安全范圍微量元素體濃度生物區(qū)系函數(shù)圖8 .各要素的概要一)人體中水、蛋白質(zhì)、酶催化劑、核酸；硅以外的11種宏命令元素體的人體內(nèi)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.9998，其中氧、碳、氫和氮都為0.966，它們與磷、硫一起構(gòu)成人體最基本的營養(yǎng)物質(zhì)水、糖、蛋白質(zhì)、脂肪和核酸等。水：人體內(nèi)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.65，存在于所有組織和器官中。 水分子具有強(qiáng)極

5、性，介電常數(shù)大，是一種極好的溶劑，體內(nèi)許多物質(zhì)溶解或懸浮在水中。 生物通過水從外部吸取養(yǎng)分，輸送到全身，隼維持生命蛋白質(zhì)：體細(xì)胞球中最重要的有機(jī)物質(zhì)之一。 除了碳、氮、氧、氫之外，還含有少量的硫，有時(shí)還含有磷、鐵元素、亞金屬鉛、銅、錳、碘元素。 構(gòu)成機(jī)體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)(如肌紅蛋白)、加速體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的生物催化劑酶催化劑、調(diào)節(jié)大姨媽作用的肽系荷爾蒙激素、載氧的載體血色素、抗體及病原菌、病毒等，其本質(zhì)都是蛋白質(zhì)。 沒有蛋白質(zhì)就可以說沒有生命。 當(dāng)金屬絡(luò)離子和蛋白質(zhì)構(gòu)成生物配合物時(shí)，金屬絡(luò)離子影響蛋白質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)能力，穩(wěn)定作用于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上。酶催化劑：由氨基酸組成的具有催化性和高專業(yè)性的特殊蛋白質(zhì)

6、，其生物功能作為生物催化劑使用。 金屬絡(luò)離子參與催化反應(yīng)的酶催化劑稱為金屬酶，目前對(duì)亞金屬鉛、鐵元素、銅、錳、鉬、鎂、鈷、鈣元素、鉀元素、納金屬釷等金屬離子與酶的作用進(jìn)行了許多研究。核酸：生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是重要的生物大分子。 在體內(nèi)多與蛋白質(zhì)結(jié)合成核蛋白質(zhì)。 核酸的分解可以生成多個(gè)核苷酸。 二價(jià)鎂絡(luò)離子、錳絡(luò)離子等通過酶催化劑的作用影響核酸的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。2 )幾種宏命令量金屬元素體的生物機(jī)能的初步介紹如下所示人體的鉀元素納米金屬釷鈣元素鎂納金屬釷和鉀元素：納金屬釷、鉀元素時(shí)肌肉和血液的主要成分及氯元素絡(luò)離子的主要大姨媽作用是維持體液解離平衡、酸堿平衡和滲透平衡。 納金屬釷絡(luò)離子與鉀

7、元素絡(luò)離子的主要區(qū)別在于它們的絡(luò)離子半徑和水合能差異很大，對(duì)于生物系而言是本質(zhì)的。 因此，納金屬釷絡(luò)離子主要存在于細(xì)胞間質(zhì)和外液，鉀元素絡(luò)離子主要存在于細(xì)胞內(nèi)液。 納金屬釷在血液中比鉀元素多，在乳汁中則相反。 納金屬釷絡(luò)離子的主要功能是調(diào)節(jié)體液滲透壓，并保持細(xì)胞球內(nèi)最佳水平衡。 納金屬釷、鉀元素絡(luò)離子也可以放松肌纖維。 該作用對(duì)鈣元素的肌纖維收縮顯示拮抗作用，調(diào)節(jié)肌肉的收縮。鈣元素：鈣元素是構(gòu)成植物細(xì)胞壁和動(dòng)物骨架的重要成分。 人體內(nèi)99%的鈣元素存在于骨骼和牙齒中，其佝僂主要分布在體液內(nèi)，參與某些重要酶促反應(yīng)。 在心臟正常收縮、神經(jīng)肌肉興奮性、凝血、胞質(zhì)膜完全性維持等方面發(fā)揮重要作用。 鈣元

8、素最重要的生物功能是信使作用，細(xì)胞球內(nèi)的細(xì)胞信號(hào)依賴于細(xì)胞球內(nèi)外鈣元素絡(luò)離子的濃度差。 當(dāng)細(xì)胞球興奮時(shí)，鈣元素絡(luò)離子內(nèi)流，濃度上升。 當(dāng)鈣元素絡(luò)離子運(yùn)輸調(diào)節(jié)發(fā)生異常時(shí)，會(huì)發(fā)生病理反應(yīng)。 研究了硅肺部疾病的原因，發(fā)現(xiàn)宏命令噬菌體內(nèi)的鈣元素絡(luò)離子的上升與硅肺部疾病的產(chǎn)生有平行的關(guān)系。鎂：半數(shù)鎂存在于骨架中，調(diào)節(jié)了許多重要的生物科學(xué)過程，但其反應(yīng)歷程尚未完全闡明。 鎂在蛋白質(zhì)生物合成的各個(gè)階段都是必不可少的，鎂絡(luò)離子必須參與葡萄糖的氧化過程和胞質(zhì)膜的能量轉(zhuǎn)化。 另一個(gè)鎂參與的重要生物過程是光合作用，在這個(gè)過程中含鎂的綠色素捕獲光子，利用這個(gè)能量固定二氧化碳釋放氧，植物的結(jié)實(shí)過程也需要鎂的存在。 另外

9、，鎂絡(luò)離子還具有鎮(zhèn)靜作用，在血液中注射鎂鹽會(huì)引起麻醉。鈣元素和鎂屬于堿土金屬，是宏命令元素體，但生物科學(xué)差異很大，如血漿和其他體液，鈣元素絡(luò)離子濃度高，鎂絡(luò)離子濃度低，細(xì)胞內(nèi)相反。 此外，在蛋白質(zhì)的生物合成中，鈣元素絡(luò)離子與酶催化劑分子直接結(jié)合，引起其結(jié)構(gòu)變化(例如鈣元素絡(luò)離子激活葡萄球菌酶是一例)，而鎂絡(luò)離子僅作為基質(zhì)作用，不與酶催化劑作用。 鈣元素絡(luò)離子的半徑為99 pm，比鎂絡(luò)離子的66 pm大得多，因此鈣元素絡(luò)離子的電荷密度比鎂絡(luò)離子低得多，鈣元素絡(luò)離子的置換反應(yīng)速度比鎂離子快得多。人體中的Zn、Cu、Fe、Mo、Co亞金屬鉛：亞金屬鉛是構(gòu)成多種蛋白質(zhì)分子的必需元素體。 發(fā)現(xiàn)的亞金屬鉛

10、酶催化劑有數(shù)百種，參與了糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸的合成與分解等代謝過程。 人體內(nèi)亞金屬鉛含量為1.4 g2.4 g。 亞金屬鉛生物配合物是良好的緩沖劑，可調(diào)節(jié)體液的pH值。 亞金屬鉛影響細(xì)胞分裂、生長和再生，對(duì)兒童有重要的營養(yǎng)功能，亞金屬鉛不足影響發(fā)育、智力和食欲。 小矮人也與亞金屬鉛缺乏有關(guān)。銅：銅化合物有毒，但微量的銅是必須的元素體。 一價(jià)和二價(jià)銅絡(luò)離子存在于10種酶催化劑中，其主要功能與鐵元素相似，起著載氧色素和電子載體的作用。 銅參與造血過程和鐵元素代謝，部分參與酶催化劑的合成和黑色素合成。 脊椎動(dòng)物在鐵元素代謝和氧輸送過程中需要銅。 高亞金屬鉛低銅的飲食干擾膽固醇的正常代謝，容易誘發(fā)

11、冠心病。 銅還影響植物體內(nèi)的酶催化劑活性和氧化還原過程。 水稻作物缺銅，葉尖變白，阻礙其生長和結(jié)果，降低產(chǎn)量。鐵元素：動(dòng)物體內(nèi)血色素中的鐵元素具有固定氧、輸送氧的功能，亞鐵離子以血色素為中心，與卟啉環(huán)的4個(gè)氮原子結(jié)合，第五位置為蛋白質(zhì)中組氨酸的一個(gè)咪唑氮原子所占，第六位置可逆地與氧分子或水分子配位，與鐵元素周圍的蛋白質(zhì)序列和強(qiáng)場配體鈷：鈷在鐵元素代謝、血色素合成、血紅細(xì)胞發(fā)育成熟等方面起著重要作用。 鈷的主要作用是維生素B12的必要成分。 維生素B12及其誘導(dǎo)體參與DNA與血色素的合成、氨基酸代謝等生化反應(yīng)，在體內(nèi)形成一價(jià)、二價(jià)、三價(jià)鈷配合物，起到電子傳遞的作用。人體中的Cr、Mn、Se、Si

12、鉻：三價(jià)鉻絡(luò)離子是胰島素參與的糖代謝和脂肪代謝過程中必需的元素體，也是正常膽固醇代謝的必需元素體。 提純食物會(huì)導(dǎo)致鉻損失，缺鉻會(huì)增加血脂和膽固醇含量，損害糖耐量，嚴(yán)重時(shí)可出現(xiàn)糖尿病和動(dòng)脈粥樣硬化。 補(bǔ)充三價(jià)鉻可以緩解病情，但必須指出六價(jià)鉻如鉻酸根有毒，是公認(rèn)的致癌原。錳：錳是磷酸氫化酶催化劑、超氧化物歧化酶、精氨酸酶催化劑等的構(gòu)成成分. 激活羧化酶、磷酸化酶催化劑等，也對(duì)動(dòng)物生長、發(fā)育、繁殖、內(nèi)分泌產(chǎn)生影響。 錳也參與造血過程，改善機(jī)體對(duì)銅的利用。 土壤中錳含量高的地區(qū)癌癥發(fā)病率低。 遺傳性疾病、骨畸形、智力停滯和癲癇等疾病都與錳缺乏有關(guān)硒：硒是人體血紅細(xì)胞中谷胱甘肽的組成成分。 目前發(fā)現(xiàn)許多

13、疾病與自由基對(duì)機(jī)體的損傷有關(guān)。 自由基毒性能引起脂質(zhì)過氧化，引起生物膜損傷，損傷蛋白質(zhì)和酶催化劑等，切斷DNA鏈。 硒有保護(hù)細(xì)胞球，清除自由基的作用。 已知硒缺乏地轄區(qū)的克山病、大骨節(jié)病和一些癌與脂質(zhì)過氧化有關(guān)，難怪實(shí)施補(bǔ)硒能預(yù)防這些個(gè)疾病。硅：在哺乳動(dòng)物和高等生物中，硅是正常生長和骨骼鈣化所不可缺少的。 人主動(dòng)脈壁內(nèi)的硅含量高，主要存在于膠原蛋白和彈性蛋白中，主動(dòng)脈壁內(nèi)的硅含量隨著年齡的增加而減少。 硅的缺乏隨著動(dòng)脈粥樣硬化，補(bǔ)充硅似乎可以使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的動(dòng)脈粥樣硬化恢復(fù)正常。 鳥的羽毛和動(dòng)物毛發(fā)、皮膚和原生動(dòng)物、硅藻類、地衣、稻谷、小米、大麥、竹、蘆葦、落葉松和棕櫚都含有硅元素化合物。 硅對(duì)甘蔗生長有明顯的增產(chǎn)和增糖作用。 煙霧中可見揮發(fā)性有機(jī)硅元素化合物。 植物有特殊的酶催化劑，可以將無機(jī)硅轉(zhuǎn)化為有機(jī)硅元素化合物。9 .人體中微量元素體的生物功能隨著人類社會(huì)的發(fā)展，人類的自然環(huán)境也在發(fā)生變化，其中之一是人類自己開采的金屬污染食物、水和空氣，損害人類健康，最有害的金屬是金屬鉛、鎘和汞。 這些個(gè)污染金屬進(jìn)入生物的途徑和對(duì)細(xì)胞球代謝過程的影響，是目前國內(nèi)外研究的重點(diǎn)之一。 通常認(rèn)為可能的過程是有毒金屬通過胞質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞球，阻礙生物酶催化劑功