1、微量元素與人體健康1、微量元素與生長(zhǎng)發(fā)育鐵、銅、鋅、鎰形成的酶和碘形成的甲狀腺素，均有促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育的作用，缺乏，均引 起生長(zhǎng)發(fā)育的停滯，補(bǔ)充，可以加速生長(zhǎng)發(fā)育和體重的增長(zhǎng)，增強(qiáng)體質(zhì)。缺鋅：可發(fā)生先天性畸形缺銅：小腦發(fā)育不全，大腦萎縮，貧血。缺碘：先天性可汀病，甲狀腺腫，呆小癥。由于微量金屬元素在體內(nèi)缺乏或過(guò)量而引起的病癥如下表：兒系缺乏時(shí)的病癥積累過(guò)多時(shí)病癥鐵貧血血色素沉積癥，損害基因的氧化作用銘糖尿病，動(dòng)脈硬化致肺癌銅貧血神經(jīng)失常。動(dòng)作震蕩（威爾遜病）鋅發(fā)育停滯，抑制性成熟，降低免疫功能致胃癌銀血紅蛋白和紅細(xì)胞減少致肺癌及鼻竇癌鉆惡性貧血紅血球增多癥鎰骨骼變態(tài)，關(guān)節(jié)脆弱運(yùn)動(dòng)失調(diào)，震顫性麻痹癥

2、（帕金森癥）鎂痙竽麻木鈣骨骼變態(tài)膽結(jié)石，白內(nèi)障，影響心臟血液流通2、微量元素與內(nèi)分泌、免疫和感染1）微量元素不足或過(guò)多，都會(huì)干擾內(nèi)分泌的功能。2）缺鋅銅降低腦垂體、腎上腺內(nèi)分泌 3）缺銘影響胰腺的分泌等等微量元素和內(nèi)分泌的相互關(guān)系l丘腦F部微;1| 釋放激素星二垂體前葉元1促激素素二靶腺1激素,外國(guó)器宜組織4）微量元素與感染和免疫微量元素的含量變化既影響著人體也影響著微生物。機(jī)體的鐵銅鋅等微量 元素的不足和過(guò)多，均可減弱免疫機(jī)制，降低抵抗力，助長(zhǎng)細(xì)菌感染。因此， 機(jī)體需要一個(gè)“營(yíng)養(yǎng)免疫”的適宜的微量元素濃度。3、微量元素與心血管、血液系統(tǒng)? Zn/Cd比值增大，抑制高血壓的發(fā)生? Zn/Cu比

3、值增大，誘發(fā)冠心病? 缺Cu可引起高尿酸血癥? Cr、Mn Se可防治動(dòng)脈粥樣硬化? Si可維持動(dòng)脈內(nèi)膜完整、通透性、彈性? Li、Sr等可降低心血管疾病的死亡率? Fe、Cu、Zn等影響創(chuàng)傷的愈合4、微量元素與神經(jīng)系統(tǒng)? 缺鐵可以引起行為的改變? 缺碘可以引起中樞神經(jīng)的系統(tǒng)的病變? 缺鋅兒童智力發(fā)育不良? 缺銅可以引起大腦皮質(zhì)萎縮，智力降低? 缺Li、Co會(huì)影響智力的發(fā)展? 鉛鎘鎰量過(guò)多干擾智力的發(fā)育5、微量元素與腫瘤微量元素不能由人體組織合成，環(huán)境中微量元素的分布和含量，直接影響人的攝入量和 體內(nèi)的儲(chǔ)存量，不同的攝入量和儲(chǔ)存量影響著人的健康狀況， 同樣影響著人的腫瘤的發(fā)生和 發(fā)展，同時(shí)具有

4、地理和地域性的分布特征。6、微量元素協(xié)同與拮抗作用鎰能促進(jìn)銅的利用，銅能加速鐵的吸收和利用，鐵、鎰、銅、鉆有生血協(xié)同作用。鎘能減少鋅的吸收和生物學(xué)功能，鋅能拮抗鎘的毒性； 銅能拮抗鋁的毒性；硒能拮抗鎘的毒性，神能減弱硒的毒性，而鉆能增強(qiáng)硒的毒性。鐵和鎰既能相互干擾在消化道的吸收過(guò) 程，又能協(xié)同生血效果。7、微量元素的安全范圍微量元素濃度一一生物相關(guān)圖8、各元素概述1）人體中的水、蛋白質(zhì)、酶、核酸除硅以外的11種宏量元素在人體內(nèi)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.9998 ,其中氧、碳、氫和氮共為0.966 ,它們和磷、硫一起組成了人體最基本的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：水、糖、蛋白質(zhì)、脂肪和核酸等。水：在人體內(nèi)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6

5、5 ,存在于所有組織和器官中。水分子有強(qiáng)極性，介電常數(shù)大，是極好的溶劑，體內(nèi)許多物質(zhì)都溶解或懸浮在水中。生物體通過(guò)水從外界吸取養(yǎng)分，并輸送到全身，藉以維持生命蛋白質(zhì)：體細(xì)胞中最重要的有機(jī)物質(zhì)之一。除含有碳、氮、氧、氫外，還有少量的硫，有時(shí)還含有磷、鐵、鋅、銅、鎰和碘。凡是構(gòu)成生物體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)（如：肌肉蛋白）、加速體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的生物催化劑?酶、調(diào)節(jié)生理作用的肽類激素、 運(yùn)輸氧的載體 ?血紅蛋白、抗體以及病菌、病毒等，其本質(zhì)皆為蛋白質(zhì)。可以說(shuō)，沒有蛋白質(zhì)就沒有生命。金屬離子和 蛋白質(zhì)組成生物配合物后， 金屬離子影響蛋白質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)能力，并對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)起穩(wěn)定作用。酶：由氨基酸組成的一類具有催化

6、性和高專一性的特殊蛋白質(zhì)，其生物功能是用作生物催化劑。有金屬離子參加催化反應(yīng)的酶稱為金屬酶，現(xiàn)在已對(duì)鋅、 鐵、銅、鎰、鋁、鎂、鉆、 鈣、鉀和鈉等金屬離子與酶的作用進(jìn)行了大量的研究。核酸：生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)， 是一類重要的生物大分子。 在體內(nèi)它常與蛋白質(zhì)結(jié)合成為 核蛋白。核酸降解可產(chǎn)生多個(gè)核甘酸。 二價(jià)的鎂離子、鎰離子等可通過(guò)酶的作用影響核酸的 復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程。2）以下是一些宏量金屬元素的生物功能的初步介紹：? 人體中的鉀鈉鈣鎂鈉和鉀： 鈉、鉀時(shí)肌肉及血液的主要成分，和氯離子的主要生理作用是維持體液的解 離平衡、酸堿平衡和滲透平衡。鈉離子和鉀離子之間的主要差別是它們的離子半徑和水合能 差異

7、很大，這對(duì)于生物體系而言是本質(zhì)的。因此，鈉離子主要存在于細(xì)胞間質(zhì)和外液，鉀離子主要存在于細(xì)胞內(nèi)液。 鈉在血液中較鉀為多， 而在乳汁中則相反。 鈉離子的主要功能是調(diào) 節(jié)體液的滲透壓，保持細(xì)胞內(nèi)的最適水平衡。鈉、鉀離子還能使肌纖維松弛。這一作用與鈣的使肌纖維收縮呈拮抗作用，從而調(diào)節(jié)肌肉的收縮。鈣：鈣是構(gòu)成植物細(xì)胞壁和動(dòng)物骨骼的重要成分。人體內(nèi)鈣的99蛤在于骨骼和牙齒中，其余主要分布于體液內(nèi)，以參與某些重要的酶反應(yīng)。在維持心臟正常收縮、神經(jīng)肌肉興奮性、 凝血和保持細(xì)胞膜完整性等方面起重要作用。鈣最重要的生物功能是信使作用，細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳遞依靠細(xì)胞內(nèi)外鈣離子的濃度差。如細(xì)胞興奮時(shí)，鈣離子內(nèi)流，使其濃度

8、升高。當(dāng)鈣離 子的轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)節(jié)發(fā)生異常時(shí)，就產(chǎn)生病理性反應(yīng)。在研究硅肺病的成因時(shí)，就發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞內(nèi) 鈣離子升高和硅肺病的發(fā)生有平行關(guān)系。鎂：鎂半數(shù)存在于骨骼中，且調(diào)節(jié)許多重要生物學(xué)過(guò)程，雖然其機(jī)理目前尚不完全清楚。鎂對(duì)蛋白質(zhì)生物合成的所有階段是必不可少的，在葡萄糖的氧化過(guò)程和細(xì)胞膜的能量轉(zhuǎn)換中都需要有鎂離子參加。另一個(gè)有鎂參與的重要生物過(guò)程是光合作用，在此過(guò)程中含鎂的葉綠素捕獲光子，并利用此能量固定二氧化碳而放出氧氣，植物結(jié)實(shí)過(guò)程也必須有鎂的存在。此外，鎂離子還有鎮(zhèn)靜作用，往血液中注射鎂鹽可以引起麻醉。鈣和鎂雖然同屬堿土金屬，又均為宏量元素，但在生物學(xué)中仍有較大差別，如：在血漿和其它體液中，鈣離子

9、濃度高，鎂離子濃度低，而在細(xì)胞內(nèi)則相反。又如在蛋白質(zhì)的生物合 成中，鈣離子常常直接與酶分子結(jié)合，并引起其構(gòu)象變化（如：鈣離子激活葡萄球菌核酸酶就是一例），可是鎂離子只與底物作用而不與酶作用。鈣離子的半徑為99 pm比鎂離子的66 pm大得多，因此鈣離子的電荷密度比鎂離子低得多，鈣離子的取代反應(yīng)速率比鎂離子快 得多。?人體中的 Zn、Cu、Fe、Mo Co鋅：鋅是構(gòu)成多種蛋白質(zhì)分子的必需元素。已發(fā)現(xiàn)的鋅酶有數(shù)百種，它們參與糖類、脂 類、蛋白質(zhì)和核酸的合成與降解等代謝過(guò)程。人體內(nèi)含鋅量為1.4 g2.4 g。鋅的生物配合物是良好的緩沖劑，可調(diào)節(jié)體液的pH值。鋅能影響細(xì)胞分裂、生長(zhǎng)和再生，對(duì)兒童有重

10、要營(yíng)養(yǎng)功能，缺鋅影響發(fā)育、智力和食欲。侏儒癥也和缺鋅有關(guān)。銅：銅化合物有毒，但微量銅是必需元素。一價(jià)和二價(jià)銅離子存在于十余種酶中，它的主要功能與鐵相似， 起著載氧色素和電子載體的作用。銅參與造血過(guò)程及鐵的代謝，參與一些酶的合成和黑色素合成。 對(duì)于脊椎動(dòng)物在鐵的代謝和氧的輸送過(guò)程中，銅是必需。高鋅低銅的飲食干擾了膽固醇的正常代謝，易誘發(fā)冠心病。銅也影響著植物體內(nèi)酶的活性和氧化還原過(guò)程。禾本作物缺銅，葉尖變白色，阻礙其生長(zhǎng)和結(jié)實(shí)，并降低產(chǎn)量。鐵：動(dòng)物體內(nèi)血紅蛋白中的鐵具有固定氧和輸送氧的功能，亞鐵離子是血紅蛋白的中心，它除與嚇咻環(huán)的四個(gè)氮原子結(jié)合外，第五個(gè)位置為蛋白質(zhì)中組氨酸的一個(gè)咪陛氮原子所占，

11、 第六個(gè)位置可逆地與氧分子或水分子配位，鐵離子周圍蛋白質(zhì)的排列及強(qiáng)場(chǎng)配體氧分子的作用，使血紅蛋白氧合后形成亞鐵離子的低自旋配合物，以保證亞鐵離子與氧氣配位后而不被氧化。在過(guò)氧化氫酶和氧化酶中鐵保持正三價(jià)態(tài)。鉆：鉆對(duì)鐵的代謝、血紅蛋白的合成和紅細(xì)胞的發(fā)育成熟等有著重要的作用。鉆的主要功用是作為維生素 B12的必需組分。維生素B12及其衍生物參與 DN府口血紅蛋白的合成、 氨 基酸的代謝等生化反應(yīng)，在體內(nèi)可形成一價(jià)、二價(jià)、三價(jià)鉆配合物，并起電子傳遞的作用。? 人體中的Cr、Mn Se Si銘：三價(jià)銘離子是胰島素參與作用的糖代謝和脂肪代謝過(guò)程所必需的元素，也是正常膽血脂和膽固醇含量增加，糖耐受量固醇

12、代謝的必需元素。精制食物造成銘的損失，缺銘后, 受損，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)糖尿病和動(dòng)脈粥樣硬化。若補(bǔ)充三價(jià)銘，可以使病情緩解，但必須指出， 六價(jià)銘，如：銘酸根是有毒的，是一種公認(rèn)的致癌物。鎰：鎰是丙酮酸氫化酶、超氧化物歧化酶、精氨酸酶等的組成成分。它還能激活竣化酶、 磷酸化酶等，對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖和內(nèi)分泌有影響。鎰也參與造血過(guò)程，改善機(jī)體對(duì) 銅的利用。在土壤中含鎰量高的地區(qū)癌癥發(fā)病率低。遺傳性疾病、骨畸形、智力呆滯和癲癇等疾病均和缺鎰?dòng)嘘P(guān)硒：硒是人體紅細(xì)胞谷胱甘肽的組成成分。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)許多疾病與自由基對(duì)機(jī)體的損傷有關(guān)。自由基毒性通過(guò)引發(fā)脂質(zhì)過(guò)氧化，導(dǎo)致生物膜損傷，還可損傷蛋白質(zhì)、酶等，甚至使 DNA

13、1斷裂。硒能保護(hù)細(xì)胞，它具有清除自由基作用。已知缺硒地區(qū)的克山病、大骨節(jié)病和 某些癌癥都和脂質(zhì)過(guò)氧化有關(guān)，故實(shí)施補(bǔ)硒能防治這些病也就不足為怪了。硅：在哺乳動(dòng)物和高等有機(jī)體中，硅是正常生長(zhǎng)和骨骼鈣化不可缺少的。硅在人的主動(dòng)脈壁內(nèi)含量較高，主要存在于膠原和彈性蛋白質(zhì)中， 其在主動(dòng)脈壁內(nèi)的含量隨年齡增長(zhǎng)而減。 看來(lái)硅的缺乏和動(dòng)脈粥樣硬化相伴隨，補(bǔ)硅可使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物動(dòng)脈粥樣硬化恢復(fù)正常。鳥的羽毛和動(dòng)物毛發(fā)、皮膚以及原生動(dòng)物、硅藻類、地衣、稻谷、小米、大麥、竹、蘆葦、落葉松和 棕桐中都含有硅化合物。 硅對(duì)于甘蔗的生長(zhǎng)有明顯的增產(chǎn)和增糖作用。煙草煙塵中發(fā)現(xiàn)有揮發(fā)性有機(jī)硅化合物。植物中有特殊酶，能把無(wú)機(jī)硅轉(zhuǎn)化為有機(jī)硅化合物。9.人體中微量元素的生物功能隨著人類社會(huì)的發(fā)展， 人類的自然環(huán)境也發(fā)生了變化，其中之一是人類自己開采出來(lái)的一些金屬污染了食物、水和空氣，使人類健康受損，最為有害的金屬是鉛、鎘和汞。這些污 染金屬進(jìn)入有機(jī)體的途徑和對(duì)細(xì)胞代謝過(guò)程的影響，正是現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)之一。通常認(rèn)為可能的過(guò)程是：有毒金屬穿過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，干擾生物酶的功能，破壞了正常系統(tǒng)，