元素周期/元素和人体健康

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元素周期相关知识 - 元素和人体健康


常量元素情况必需微量元素情况微量或痕量元素标准必需元素和非必需元素

    元素组成了大自然的万事万物,当然包括人。元素周期表已登录和命名了118个元素,其中93~10917种为人工元素,自然界有92种元素,新世纪版《元素周期表》采用2001年国际原子量与同位素丰度委员会(IUPAC)公开发表的最新元素原子量数字,新的元素周期表元素数量已经排到了118号,其中铟、锑、铈、铕、锗、硫、铒、铥、锌等十个元素的原子量数值是由中国科学家测定。
    目前在生命体内已检索出81种元素,总称为生命元素(biological element)。稀有气体中的氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe),还有43号元素锝(Tc)61号元素钷(Pm)85号元素砹(At)87号元素钫(Fr)89号元素锕(Ac)91号元素镤(Pa)等计11种元素未见报道。按元素在人体内含量多少划分,其中占人体质量0.05%以上的称为常量元素(macro-element),有11种。含量比铁低的为微量或痕量元素(microelement or trace element)。按元素对人体正常生命的作用可将元素分为必需元素(essential element)非必需元素(non-essential element)。必需元素包括常量元素和18种微量元素,见表8-7和表8-8

表8-6  常量元素情况一览表

元素

符号

含量/g/70kg

占体重比例/%

在人体组织中的分布状况

O

45 000

64.30

水、有机化合物的组成成分

C

12 600

18.00

有机化合物的组成成分

H

 7 000

10.00

水、有机化合物的组成成分

N

 2 100

 3.00

有机化合物的组成成分

Ca

 1 420

 2.00

同上;骨骼、牙、肌肉、体液

P

  700

 1.00

同上;骨骼、牙、磷脂、磷蛋白

S

  175

 0.25

含硫氨基酸、头发、指甲、皮肤

K

  245

 0.35

细胞内液

Na

  105

 0.15

细胞外液、骨

Cl

  105

 0.15

脑脊液、胃肠道、细胞外液、骨

Mg

   35

 0.05

骨、牙、细胞内液、软组织

表8-7  必需微量元素情况一览表

元素

符号

含量/(mg/70kg)

血浆浓度/(μmol/L)

主要部位

确证历史

Fe

2 800-3 500

10.7530.45

红细胞、肝、骨髓

17世纪

F

3 000

0.630.79

骨骼、牙齿

1971

Zn

2 700

12.2421.42

肌肉、骨骼、皮肤

1934

Cu

   90

11.0223.6

肌肉、结缔组织

1928

V

   25

0.20

脂肪组织

1971

Sn

   20

0.28

脂肪、皮肤

1970

Se

   15

1.391.9

肌肉(心肌)

1957

Mn

1220

0.150.55

骨骼、肌肉

1931

I

12-24

0.320.63

甲状腺

1850

Ni

 6—10

0.07

肾、皮肤

1974

Mo

   11

0.040.31

1953

Cr

  2-7

0.171.06

肺、肾、胰

1959

Co

    1.3-1.8

0.003

骨髓

1935

Br

 <12

     

As

117

 

头发、皮肤

1975

Si

18 000

15.31

淋巴结、指甲

1972

B

12

3.6033.76

脑、肝、肾

1982

Sr

  320

0.44

骨骼、牙齿

 
    应该注意,“必需”和“非必需”的界限是相对的。首先,随着检测手段和诊断方法的进步和完善,今天认为是非必需的元素,明天会被发现是必需的。砷,过去一直认为是有害元素,1975年才认识到它的必需性。其次有一个摄入量问题,即使是必需元素,在体内也有一个最佳营养浓度,超过或不足都不利于人体健康,甚至有害。

    由于环境污染或从饮食中摄取量过大,时间过长,对人体健康有害的元素称为有毒或有害元素(poisonous or harmful element),包括铋、锑、铍、铅、镉、汞等。元素的生物效应与其在周期表中的位置有密切关系,必需元素在周期表中的位置比较集中,好象形成几个“岛”,见表8-9

表8-8  必需元素在周期表中的位置

 

A

A

B

B

B

B

B

B

B

A

A

A

A

A

1

H

 

2

 

B

C

N

O

F

3

Na

Mg

 

Si

P

S

Cl

4

K

Ca

 

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

 

As

Se

Br

5

 

Sr

 

Mo

 

Sn

 

I

X : 常量元素,  □ : 微量元素

    常量元素集中在周期表中前20号元素之内,其中有钠、钾、钙、镁四种金属。18种微量元素中有11种金属,大部分为过渡金属元素,7种非金属。s区、p区元素对生命体的作用,从上到下,营养作用减弱,毒性加强。从左到右,也是营养作用减弱,毒性加强。

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