人体内不仅需要像钠、钾、钙、镁等一些普通的金属元素,而且还需要存在一些锌、钴、锰、铜等金属元素,它们与人体健康关系极大.人的生长、发育、生殖和寿命都受其影响,这些元素在体内质量分数小于1× 10一,因此被称为微量元素.随着现代工业发展,地下资源不断地开发利用,同时亦将埋藏很深对人体有毒元素带到地面上来,给人类健康带来危害和隐患.所以,研究微量元素与人体健康关系以及由此引起疾病的治疗和预防,成为当今重大研究课题.1必需微量元素在周期表中位置在人体中已发现60多种元素,其中O 、C、H 、N 、P、S、Ca、K、N a、C1、M 、共12种元素在体内各质量分数大于1X10一、,且总占人体质量99%以上,被称为宏量元素外,其余的元素均为微量元素.根据微量元素对人体的重要性,可分为四类.见表1人体中微量元素分类表1类别元素必需微量元素可能必需微量元素非必需微量元素有害微量元素昂,,、Zn,Cu、Sn,V,M n,Cr,I,Se、bl o,N i ,As,CoCe、Br、LiBAl 、Sr、Sb、"rePb、H g、Cd、Tl 、Be随着科技发展和检测手段进步,必需微量元素发现是会逐年增加的.现在认为的14种必需微量元素中有l O 种金属元素,且9种为过渡金属元索.除N o外,几乎全集中在第一过渡系列.它们离子半径小,有空轨道,故有强配位能力.这类元素在机体内起着电子接受体或给予体的作用,能和氨基酸、蛋白质或其他生物配体生成酶活性中心的重要组成部分,在生命化学中扮演重要角色.这14种必需微量元素,除,M o、Sn、I外,原子序数均小于35,即绝大多数在第2—4周期内根据微量元素在周期表中位置和元素性质的相关性,人们可预测那些元素可能也是人体所必需的,从而指导人们有目的地进行微量元素化学研究.例如除Ge、“ 、Br等也许是人体所必需元素.经多年研究发现,灵芝之所以能治百病,原因在于灵芝内含有大量生物碱,其主要成份为锗的高分子多糖体,锗的含量高出人参4—6倍.锗具有促进人体血液吸收氧的能力,可增进新陈代谢,延缓衰老,增强免疫力.2必需微量元素生物功能必需微量元素虽然含量甚微,但在新陈代谢过程中却起十分重要的作用.2.1酶和维生素是不可缺少的活性因子收稿日期:2002—03—21作者简介:李剑明(1965一),男,四川乐山人,乐山师院学院环境与生命科学系教师100 万方数据 酶是由氨基酸组成的一类具有催化性和高专一性的特殊蛋白,具有独特的生物催化作用.已知人体约1300多种酶中,大多数酶都含有微量金属元素原子( 或离子) .如羧酸酶能催化肽和蛋白质分子羧端氨基酸的水解,碳酸酐酶能催化体内代谢产生的二氧化碳水合反应,这两种酶都是锌酶.实验表明,从酶中除去金属,其活性下降;当金属复原时,酶的活性恢复正常.2.2运载作用人体的血红蛋白是氧的输送体,血红蛋白中心是Fe“ .人体如没有铁,就不能合成血红蛋白,氧就元法输送.在许多生物氧化还原反应中,酶的金属组分起着传递电子的运载作用.细胞呼吸过程就是通过细胞色素,铁硫蛋白,铜蛋白等金属酶来实现电子传递的.酶中金属元素(Fe“ /Fe。和cu’ I cu“ ) 交替地被还原与氧化,各自构成一个价态穿梭振荡循环.不同酶按照氧还电势高低顺序组成了一条有效的电子传递链,最终将氧还原成水( 或过氧化氢) .例如细胞血素a,将氧还原为水的作用机理简示如下:Fe“ (cyta3)二Fe一02Fe“ 02二Fe“ 022.3参与调节体内生理功能金属离子是生物体若干激素和维生素的组成部分,它们参与调节体内正常生理功能.如含锌的胰岛素是降低血糖水平和刺激葡萄糖利用一种蛋白质激素,它参与蛋白质及脂类代谢.含钴维生素B12对机体正常生长和营养、细胞和红细胞生成神经系统功能有重要作用.2—+2H +十2e—Fe。o}+H:o型{二Fe。oH』L FeI +H 202.4维持核酸的正常代谢核酸是遗传信息的携带者,它含有多种微量元素,例如zn、co、Cr、F、M n、Ca和N i 等.它们对于稳定核酸的构型和性质,以及DN A的正常复制有着重要作用,对于遗传信息也有一定作用.应该指出,各种必需元素在人体内部有着极其严格的适宜浓度范围,过量或缺乏都对机体有害.体内对微量元素平衡机制能调控其浓度.摄人量不足,机体可动用体内贮存元素,若缺乏,将耗尽体内贮存,最终因缺乏而起病症.摄人偏高时,机体可排泄多余元素,但摄人过量,并超过排泄能力,这些元素体内积累而致病划死亡.见表2表2与生命金属元素有着的病症元素缺乏时疾病积累过量时疾病Fe贫血贫血、卷毛综合症贫血侏儒症,阻碍生长发育糖尿病、动脉硬化骨骼畸形血红蛋白和红细胞减少肝坏死、白肌症血浆钠降低钾升高症血色素沉着症血铜蓝蛋白缺乏症红细胞增多症、冠状衰竭胃癌、金属烟雾发烧症致癌机能失调致肺癌神经官能症CuCoZnCrM nN iSeN aK血浆钠降低钾升高症胆结石、粥样硬化麻木症斑釉症中毒Ca骨骼畸形惊厥龋齿甲状腺肿大M gFI还应强调指出,微量元素元素的存在形式亦与人体健康息息相关.如含钻的维生素B12表现出具有治疗贫血症的功能,但简单钴离子不但无此功能,反引起钴中毒,带来严重后果是进行性心力衰竭,损伤心脏.又如铬,其+3价态时对防治心血管疾病有益,而+6价态的铬则具有致癌作用.氟,一l 价态时对防治龋齿有益,O 价态却为极毒物质.3微量元素的重要应用人体是由元素组成.某种意义而言,人体疾病的发生是化学元素( 尤其是微量元素) 的平衡失调所致,所以人们试图将微量元素化合物做成各种药物和食品添加剂等用来医疗和预防.锌是“ 人体的宝矿” ,锌能促进维生素B族正常吸收并正常发挥重要作用,参与胰岛素组成和核酸合成.现已发现锌酶有数百种.一个成年人全身平均含有2克,其中÷ 一÷ 贮存于皮肤和骨骼里,吉锌在血液里.缺锌要引起营养不良,影.rJ1厶响儿童发育,皮肤受损,骨骼异常,还可引起生殖系统失调,影响核酸合成.