人体中元素与健康课件.ppt

1、 序言序言 第一节第一节 微量元素微量元素 第二节第二节 常量元素钙、镁、钾常量元素钙、镁、钾 第三节第三节 微量元素（人体必需）的基础知识微量元素（人体必需）的基础知识 第四节第四节 铁的生理功能铁的生理功能 第五节第五节 碘的生理功能碘的生理功能 第六节第六节 锌的生理功能锌的生理功能 第七节第七节 其他微量元素其他微量元素 第八节第八节 矿物药矿物药 第九节第九节 生物体中的配位基团生物体中的配位基团 1.1.生命的构成生命的构成v19世纪世纪30年代，人类已认识到：所有植物体都年代，人类已认识到：所有植物体都是由细胞构成的。所有动物也是由细胞构成的。是由细胞构成的。所有动物也是由细胞构

2、成的。 序序 言言v细胞是组成生物体的基本结构单元，是生物细胞是组成生物体的基本结构单元，是生物体进行代谢、能量转换、遗传以及其它生理活体进行代谢、能量转换、遗传以及其它生理活动的基本场所。动的基本场所。2.2.生物体的化学组成生物体的化学组成v自然界所有的生命物体都由三类物自然界所有的生命物体都由三类物质组成水、无机离子和生物分子质组成水、无机离子和生物分子v生物分子是生物体和生命现象的结构基础生物分子是生物体和生命现象的结构基础和功能基础，是生物化学研究的基本对象。和功能基础，是生物化学研究的基本对象。v生物分子的主要类型包括：生物分子的主要类型包括： 糖、脂、核酸和蛋白质等生物大分子糖、

3、脂、核酸和蛋白质等生物大分子 维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等。维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等。3.3.生物分子生物分子v生物分子中最重要的是糖、生物分子中最重要的是糖、酯、核酸和蛋白质四类物质酯、核酸和蛋白质四类物质,分子量一般都很大，所以又分子量一般都很大，所以又称为生物大分子。称为生物大分子。（Bioinorganic Chemistry）.定义定义：生物无机化学是关于生物体内所有生物无机化学是关于生物体内所有金属元素和其它无机元素的结构与功能之间金属元素和其它无机元素的结构与功能之间关系的学科。是在分子层次上研究无机元素关系的学科。是在分子层次上研究无机元素在活的有机体中的行

4、为的科学领域。在活的有机体中的行为的科学领域。 生物无机化学最基本的任务生物无机化学最基本的任务是应用现代无是应用现代无机化学的理论、概念和实验方法在分子水平上机化学的理论、概念和实验方法在分子水平上探索生物体系中金属及其它痕量元素与机体内探索生物体系中金属及其它痕量元素与机体内生物大分子相互作用的规律，研究它们所形成生物大分子相互作用的规律，研究它们所形成的生物功能分子的结构、性质和生物活性间的的生物功能分子的结构、性质和生物活性间的关系。关系。 （StructurePropertyActivity Relationship, SPAR ）(2). 生物无机化学的任务、研究对象与范围生物无机

5、化学的任务、研究对象与范围一、人体中元素的组成一、人体中元素的组成 生命对金属元素的需求，经历了一个漫长的演变和进化过生命对金属元素的需求，经历了一个漫长的演变和进化过程。金属离子进入生物体中是自然选择的结果。人们相信，程。金属离子进入生物体中是自然选择的结果。人们相信，生命的进化过程是在海洋里或在海滩上开始的。海滩上提生命的进化过程是在海洋里或在海滩上开始的。海滩上提供了无水条件。因为单体缩聚成高聚物时必须脱水。同时供了无水条件。因为单体缩聚成高聚物时必须脱水。同时海滩还存在有多相催化剂硅酸盐等。金属离子在这一过程海滩还存在有多相催化剂硅酸盐等。金属离子在这一过程中起有关键性作用。人们发现，

6、人体体液的离子组成极其中起有关键性作用。人们发现，人体体液的离子组成极其类似于海水的离子组成，这一现象被看作是海洋留给人类类似于海水的离子组成，这一现象被看作是海洋留给人类的烙印。这就是生命起源的的烙印。这就是生命起源的“海滩学说海滩学说”。 1 人体的元素组成与分类人体的元素组成与分类常量元素常量元素Constant element （1111种）种） 即即宏量元素、组成元素。宏量元素、组成元素。这类元素按含量顺序：这类元素按含量顺序： 氧氧（O）、）、 碳（碳（C）、）、 氢（氢（H）、）、氮（氮（N）、）、 钙（钙（Ca）、）、硫（硫（S）、）、磷（磷（P）、）、钠（钠（Na）、）、 钾

7、（钾（K）、 氯（氯（Cl）、）、镁（镁（Mg） 人体中元素的分类：人体中元素的分类： 11种元素，占人体总重量的种元素，占人体总重量的99.95%，其中其中氢、氧、氮、碳、氢、氧、氮、碳、硫、磷硫、磷占人体重量的占人体重量的94%，氢与氢与氧结合成的水占人体重量的氧结合成的水占人体重量的65%,故又称这些元素为基本结合元素故又称这些元素为基本结合元素氧65.00硫0.25碳18.00钾0.20氢10.00钠0.15氮3.00氯0.05钙1.50镁磷1.00表表11人体常量元素的标准含量人体常量元素的标准含量 元素 人体含量(g) 占体重的% 元素 人体含量 (g) 占体重的%700.0175

8、.0140.0105.0105.035.012600.07000.02100.01050.045000.0 微量元素微量元素Trace element 微量元素又称微量元素又称痕量元素、稀有元素，痕量元素、稀有元素，微量元素微量元素的标准含量均占人体总重量的万分之一以下。的标准含量均占人体总重量的万分之一以下。目前在人体内已测目前在人体内已测定定60多种微量元素，它们的多种微量元素，它们的总重量只有人体总重量的总重量只有人体总重量的0.05%，但是，在非常，但是，在非常低的浓度下，具有极其强大的生低的浓度下，具有极其强大的生物学作用物学作用。铁 Fe硼 B锡 Sn镧 La锂 Li硒 Se锌 Z

9、n铬 Cr磷 P铌 Nb铋 Bi氟 F铷 Rb钌 Ru镉 Cd钛 Ti钒 V锶 Sr铊 Tl锰 Mn镍 Ni铀 U铜 Cu锆 Zr钡 Ba铍 Be铯 Cs铝 Al钼 Mo砷 As金 Au镓 Ga铅 Pb钴 Co锑 Sb银 Ag镭 Ra 表表12 人体中的微量元素人体中的微量元素The trace element in human body 二、人体微量元素的分类与含量二、人体微量元素的分类与含量 Content and classification of the trace element of human body 必需微量元素必需微量元素 人体必需微量元素有人体必需微量元素有1616种种

10、铁 Fe钒 V硒 Se氟 F锌 Zn铬 Cr镍 Ni硅 Si铜 Cu钼 Mo锶 Sr锡 Sn锰 Mn钴 Co硼 B碘 I 表表13 人体中的必需微量元素人体中的必需微量元素 The necessary trace element in human body 非必需的微量元素非必需的微量元素 nonnecessary trace element 有害元素有害元素Harmful element 铋 Bi镉 Cd汞 Hg锑 Sb铍 Be铅 Pb 表表15 对人体有害的微量元素对人体有害的微量元素铷 Rb钛 Ti锆 Zr钡 Ba砷 As铌 Nb铝 Al表表14 人体非必需的微量元素人体非必需的微量元素

11、三、人体必需微量元素的共同特点三、人体必需微量元素的共同特点 The common characteristic of the necessary trace element of human body 必需微量元素必需微量元素的定义：的定义： 人体必需的微量元素是指维持人体正常活动人体必需的微量元素是指维持人体正常活动所必需的元素，缺乏这类元素将导致机体生理所必需的元素，缺乏这类元素将导致机体生理功能失常，组织结构异常变化，发生相应的病功能失常，组织结构异常变化，发生相应的病理变化，临床表现为种种疾病。理变化，临床表现为种种疾病。 必需微量元素具有几个共同特点必需微量元素具有几个共同特点ch

12、aracteristic 必需微量元素数量少而作用大。必需微量元素数量少而作用大。 多数微量元素为金属元素。多数微量元素为金属元素。 多数必需元素在元素周期表中居于前部位置。多数必需元素在元素周期表中居于前部位置。 高度的生物学作用。高度的生物学作用。 微量元素间的相互作用。微量元素间的相互作用。 超过生理需要量或处于不同状态时（过低过高）超过生理需要量或处于不同状态时（过低过高） 能产生毒副作用能产生毒副作用Poisonous side effect下表列出人体必需元素及有益元素在周期表中的分布。下表列出人体必需元素及有益元素在周期表中的分布。 s 区 d 区 p 区 H He Li Be

13、B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba Ln* Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra An* *镧系元素 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu *锕系元素 Ac Th Pu U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No

14、 Lr 人体必需的元素及有益元素人体必需的元素及有益元素 常量元素常量元素 微量元素微量元素 将生物元素与周期表联系起来分析是很有趣的：将生物元素与周期表联系起来分析是很有趣的： 构成生物体的构成生物体的11种宏量元素种宏量元素(C、H、O、N、S、Ca、P、K、Na、Cl、Mg)的原子量都非常小，全部的原子量都非常小，全部属于原子序数小于属于原子序数小于20的轻元素的轻元素,而且都是主族元素。而且都是主族元素。 其中，其中，C、H、O、N、P和和S是组成生物体内蛋白质、是组成生物体内蛋白质、脂肪、碳水化合物和核糖核酸的主要元素；脂肪、碳水化合物和核糖核酸的主要元素；Na、K、Cl是组成体液的

15、重要成分；是组成体液的重要成分；Ca是骨骼的主要组成部分。是骨骼的主要组成部分。 18种必需微量和痕量元素种必需微量和痕量元素 非金属元素有非金属元素有6种种(F、I、Se、Si、As和和B), 金属元素金属元素12种种(Fe、Zn、Cu、Mn、Mo、Co、Cr、V、Ni、Cd、Sn和和Pb)。 属于属于d区元素的有区元素的有8种金属元素，其中种金属元素，其中7种集中种集中于第一过渡系，第二过渡系只有钼为必须元素。有于第一过渡系，第二过渡系只有钼为必须元素。有人认为生物以钼作为必须元素，是因为生命起源于人认为生物以钼作为必须元素，是因为生命起源于海洋，而在海洋中钼的存在量较其他重金属多得多。海

16、洋，而在海洋中钼的存在量较其他重金属多得多。微量和痕量元素约占人体总质量的微量和痕量元素约占人体总质量的0.05。 生命必需微量元素与这些宏量元素之间以钙为分界生命必需微量元素与这些宏量元素之间以钙为分界线，只有硼、氟与硅例外，它们虽属必需微量元素，但线，只有硼、氟与硅例外，它们虽属必需微量元素，但原子序数也在原子序数也在20之内。之内。 原子序数大于原子序数大于34（Se）的仅有钼、锡、碘）的仅有钼、锡、碘3种必需微种必需微量元素。原子序数大于量元素。原子序数大于53（I）的）的39种元素，至今从未发种元素，至今从未发现有什么生理意义。从钒到锌这现有什么生理意义。从钒到锌这8种过渡金属元素对

17、于高种过渡金属元素对于高等动物来讲是必需的元素，它们既是多种金属蛋白的组等动物来讲是必需的元素，它们既是多种金属蛋白的组成成分，也是金属酶的组成成分。成成分，也是金属酶的组成成分。 原子序数介于原子序数介于2334之间的两个元素镓和锗的生命之间的两个元素镓和锗的生命必需性正在证实中，已有不少资料表明锗的某些化合物必需性正在证实中，已有不少资料表明锗的某些化合物对于延年益寿、防病治病具有十分神奇的功效。对于延年益寿、防病治病具有十分神奇的功效。 同样，对于原子序数为同样，对于原子序数为35的溴的必需性也在研究中。的溴的必需性也在研究中。 需要指出的是，必需元素与有益元素、有害元需要指出的是，必需

18、元素与有益元素、有害元素之间并不存在截然的界限，相信随着人们认识水素之间并不存在截然的界限，相信随着人们认识水平和仪器测试水平的提高，生物元素的概念和内容平和仪器测试水平的提高，生物元素的概念和内容还将不断修正和发展。事实上，许多元素在适当浓还将不断修正和发展。事实上，许多元素在适当浓度、适当范围内对生物体是有益的，但当越过某一度、适当范围内对生物体是有益的，但当越过某一临界浓度时就有害了。它们完全遵循从临界浓度时就有害了。它们完全遵循从“量变量变”到到“质变质变”的事物发展规律。的事物发展规律。 2 常量元素：钙、钠、钾常量元素：钙、钠、钾 一、人体中存在的形式一、人体中存在的形式 Exis

19、tent form 钙是人体中常量元素，其含量在氢、氧、钙是人体中常量元素，其含量在氢、氧、碳、氮之后，居第五位（金属元素中居第一碳、氮之后，居第五位（金属元素中居第一位），正常成人中共含约位），正常成人中共含约11.2kg钙，占人钙，占人体总重约体总重约2%，其中，其中99%以上的钙都存在于骨以上的钙都存在于骨骼中（以骼中（以磷酸钙磷酸钙形式），另形式），另 1%存在于软组存在于软组织、细胞和血液中。织、细胞和血液中。二、生理功能二、生理功能 Physiological function降低毛细血管和细胞膜的降低毛细血管和细胞膜的通透性通透性，防止血渗出，控制炎，防止血渗出，控制炎症和水肿。

20、症和水肿。酶系统的激活酶系统的激活（Mg2+、Ca2+、K+、Na+保持一定比例）。保持一定比例）。 Na2+K+ Ca2+Mg2+H+应急性应急性 精子加卵子的结合需钙的催化。精子加卵子的结合需钙的催化。钙是构成骨、牙的主要成份。骨骼作为钙贮库，在钙的钙是构成骨、牙的主要成份。骨骼作为钙贮库，在钙的代谢和维持体内环境方面有重要作用，并一直不断地进行代谢和维持体内环境方面有重要作用，并一直不断地进行着钙的沉淀着钙的沉淀-溶解动态平衡（溶解动态平衡（800mg/天、成人）天、成人）其它其它(维持心跳节律维持心跳节律,参与血凝过程参与血凝过程,缺缺Fe需补钙需补钙)。三、钙的吸收三、钙的吸收The

21、 absorption of calcium 膳食中钙的吸收主要在膳食中钙的吸收主要在pH值较低的小肠上段值较低的小肠上段 钙的吸收率随年龄的增长而下降钙的吸收率随年龄的增长而下降婴儿婴儿50%青年青年20% 35岁骨密度最高岁骨密度最高儿童儿童40%40岁以上吸收逐渐小于溶出岁以上吸收逐渐小于溶出 有利于膳食钙的吸收：有利于膳食钙的吸收： 主要是主要是VD、赖氨酸等、乳糖赖氨酸等、乳糖Ca/P比值（比值（1 1） 低低1/2时时，钙的溶出，钙的溶出 妊娠、哺乳、青春期，妊娠、哺乳、青春期，钙的需要量大，吸收率最高。钙的需要量大，吸收率最高。不利于膳食钙的吸收：不利于膳食钙的吸收：植酸植酸(六

22、磷酸肌醇六磷酸肌醇)，草酸。，草酸。 四、缺钙的表现及后果四、缺钙的表现及后果 consequence and expression 成年：成年：皮肤缺乏光泽和弹性、失眠、多梦、易皮肤缺乏光泽和弹性、失眠、多梦、易 感冒、忘事、脱发；感冒、忘事、脱发；老人：老人：骨质疏松、增生，手脚抽搐、高血压、骨质疏松、增生，手脚抽搐、高血压、 肾结石，结肠癌等。肾结石，结肠癌等。儿童：儿童：厌食、夜惊、盗汗、出牙迟、学步晚、厌食、夜惊、盗汗、出牙迟、学步晚、 鸡胸、漏斗胸、腿肢弯曲、鸡胸、漏斗胸、腿肢弯曲、O O型腿型腿( (或或X X型型) )等。等。 孕妇、哺乳妇女孕妇、哺乳妇女( (二代人健康二代人

23、健康) )： 婴儿婴儿先天性佝偻病、先天性佝偻病、孕妇表现为孕妇表现为骨质疏松、骨质疏松、 腰酸腿痛、手足麻木、产后牙齿松动、乳汁腰酸腿痛、手足麻木、产后牙齿松动、乳汁 分泌不足分泌不足严重的还会使严重的还会使骨盆变窄骨盆变窄引起引起难产。难产。缺钙的其它后果：缺钙的其它后果：1、免疫力下降、免疫力下降 2、过敏症、过敏症3、血管炎和胶原病、血管炎和胶原病 4、慢性风湿性关节炎、慢性风湿性关节炎5、骨质疏松症、骨质疏松症 6、动脉硬化、动脉硬化7、偏头疼、偏头疼 8、糖尿病、糖尿病9、肥胖症、肥胖症 10、高血压、高血压11、思维迟钝、思维迟钝 五、钙与人体骨质疏松五、钙与人体骨质疏松 Cal

24、cium and osteoporosis of human body 骨质疏松是以骨量降低，骨质结构性变和骨折危骨质疏松是以骨量降低，骨质结构性变和骨折危险性增高为特征。险性增高为特征。 临床：临床：软弱无力、腰酸背痛、骨疼、骨骼变形、早软弱无力、腰酸背痛、骨疼、骨骼变形、早期无明显自觉症状，但从量变到质变，当骨质丧期无明显自觉症状，但从量变到质变，当骨质丧失失30%，才可能出现驼背和全身变矮，如美国骨，才可能出现驼背和全身变矮，如美国骨质疏松患者达质疏松患者达2千万（千万（1/10）；）； 如香港：由骨质疏松如香港：由骨质疏松髋骨骨折增加髋骨骨折增加2倍，达倍，达1/100（老人）。（老人

25、）。 广州地区大学组：男性广州地区大学组：男性70岁以上占岁以上占75%；女性；女性66.66%，绝经以后突出。，绝经以后突出。六、钙的食物来源及预防六、钙的食物来源及预防food source of calcium and Prevention需求量：需求量：婴幼儿婴幼儿 400800mg 母乳期母乳期 10002000mg青少年青少年 10001200mg 绝经妇女绝经妇女 12001500mg成人成人 800mg 老人老人 8001200mg食物中的钙量（食物中的钙量（Cg/100g）食补是最好的补钙安全途径食补是最好的补钙安全途径Dietotherapy is best safe ch

26、annel of add-calcium 富钙食物会不会引发结石？富钙食物会不会引发结石？ “ “菠菜烧豆腐菠菜烧豆腐”是否科学？是否科学？名称名称奶酪奶酪银耳银耳木耳木耳大豆大豆紫菜紫菜豆腐豆腐黑豆黑豆青豆青豆含量含量590590380380357357367367343343281281250250240240名称名称虾皮虾皮蛋黄蛋黄牛奶牛奶豇豆豇豆核桃核桃从奶从奶大米大米含量含量20020013113112012010010011911934341010很多人以为骨头汤中可摄取足够的钙，实际上有很多人以为骨头汤中可摄取足够的钙，实际上有500克克的骨头经的骨头经2小时的熬煮，仅可溶出小时

27、的熬煮，仅可溶出20多毫克多毫克的钙，的钙，而一杯牛奶（而一杯牛奶（200ML）提供的钙比其多提供的钙比其多10倍，（巨能倍，（巨能钙钙L-苏糖酸钙苏糖酸钙在胃和肠道中被吸收，吸收率在胃和肠道中被吸收，吸收率95%） 食物中钙的来源，以奶及奶制品最好，不但含食物中钙的来源，以奶及奶制品最好，不但含 量丰富，而且吸收率高，是婴儿最好的钙源。量丰富，而且吸收率高，是婴儿最好的钙源。 虾仁、鸡蛋、鸭蛋。虾仁、鸡蛋、鸭蛋。 蔬菜、豆类和油料种子，含钙量也较多，但蔬菜、豆类和油料种子，含钙量也较多，但 植物食物中因含草酸而不利于钙的吸收。植物食物中因含草酸而不利于钙的吸收。 粗米、粗面粗米、粗面 糖醋排

28、骨、糖醋鱼。糖醋排骨、糖醋鱼。 骨质疏松症的预防骨质疏松症的预防 The prevention of osteoporosis disease 由于对骨质疏松症还缺乏有效的治疗，一由于对骨质疏松症还缺乏有效的治疗，一旦发生骨折旦发生骨折Fracture就难以恢复，所以提前预就难以恢复，所以提前预防比治疗更重要。防比治疗更重要。 学者们认为在生命的前期（儿童、青少年、学者们认为在生命的前期（儿童、青少年、成年早期），通过合理的营养和锻炼来获得比遗成年早期），通过合理的营养和锻炼来获得比遗传规定的最大峰值骨量，是预防生命后期骨质疏传规定的最大峰值骨量，是预防生命后期骨质疏松症的最佳措施，另应增加乳

29、制品松症的最佳措施，另应增加乳制品Dairy products 的比重和适当增加的比重和适当增加V VD D、( (促进钙的吸收促进钙的吸收) )。 （1）钙）钙 作用：作用： a. 抑制脑神经的异常兴奋抑制脑神经的异常兴奋 b. 促使伤口血液凝固促使伤口血液凝固 缺乏：缺乏： 肌肉神经兴奋、易引起肌肉自发地收缩。肌肉神经兴奋、易引起肌肉自发地收缩。 青少年缺乏：发育不良、软骨病、佝偻病青少年缺乏：发育不良、软骨病、佝偻病 成年人缺乏：血不易凝固成年人缺乏：血不易凝固 老年人缺乏：骨质疏松、容易骨折老年人缺乏：骨质疏松、容易骨折 摄取：摄取： 食物：虾皮、海带、奶粉、芝麻酱、绿叶蔬菜、食物：虾

30、皮、海带、奶粉、芝麻酱、绿叶蔬菜、 豆类、豆类、 豆制品、全脂奶粉、脱脂奶粉豆制品、全脂奶粉、脱脂奶粉 摄入丰富的维生素摄入丰富的维生素D，或晒太阳，或晒太阳 钠和钾钠和钾 Na和和K都具有稳定的壳层结构，它们给生物都具有稳定的壳层结构，它们给生物体系提供电解质环境、维持体液的酸碱平衡、参与体系提供电解质环境、维持体液的酸碱平衡、参与某些物质的吸收等方面都具有重要的作用。某些物质的吸收等方面都具有重要的作用。 它们与配体之间的作用多是静电相互作用，一它们与配体之间的作用多是静电相互作用，一般不具有强的配合作用，但有强的键合需求。般不具有强的配合作用，但有强的键合需求。 它们是硬阳离子，对含氧配

31、体具有强的亲合性它们是硬阳离子，对含氧配体具有强的亲合性, ,大环配体或蛋白质可与之配合形成稳定的结合体。大环配体或蛋白质可与之配合形成稳定的结合体。 钾钾 作用：作用：a. 维持渗透压维持渗透压 b. 增加肌肉的兴奋性，维持心跳的规律，增加肌肉的兴奋性，维持心跳的规律， 保护心肌保护心肌 缺乏：缺乏：感觉肌肉无力，对心肌产生影响；感觉肌肉无力，对心肌产生影响； 严重时：肠麻痹、低血压、心律失常严重时：肠麻痹、低血压、心律失常 过多：过多：动作迟笨、嗜睡、心跳减慢动作迟笨、嗜睡、心跳减慢 来源：来源：水果（水果（香蕉、香蕉、柑桔、苹果）及蔬菜柑桔、苹果）及蔬菜 钠钠作用：作用：维持肌肉的兴奋性

32、和细胞的通透性维持肌肉的兴奋性和细胞的通透性缺乏：缺乏：疲乏、晕眩、食欲不振、心率加速、疲乏、晕眩、食欲不振、心率加速、 脉搏细弱脉搏细弱过多：过多：高血压、心脏病高血压、心脏病 来源：来源：食盐食盐体内钠钾体内钠钾的功能的功能保持神经肌肉保持神经肌肉应急性、保持应急性、保持一定的渗透压一定的渗透压维持体液的酸维持体液的酸碱平衡、参加碱平衡、参加某些物质的吸某些物质的吸收过程收过程Na+, K+在细胞内外分布不均匀在细胞内外分布不均匀细胞内部：细胞内部：K+：15410-3 molL-1, Na+：1010-3 molL-1细胞外部：细胞外部：Na+：15210-3 molL-1，K+：510

33、-3 molL-1离子泵的机制离子泵的机制3 人体必需微量元素基础知识人体必需微量元素基础知识一、微量元素的生理功能微量元素的生理功能协助宏量元素及大量元素的输送，如协助宏量元素及大量元素的输送，如血红血红蛋白蛋白（Fe）作体内各种酶的组成部分和激活剂，人体作体内各种酶的组成部分和激活剂，人体内有内有1000多种酶多种酶,每种酶大都含一个或多个金属每种酶大都含一个或多个金属离子离子.可参与激素作用调节重要的生理功能，如可参与激素作用调节重要的生理功能，如甲状腺激素甲状腺激素 中碘抑制了甲状腺亢进。中碘抑制了甲状腺亢进。可影响核酸代谢，核酸含有多种微量元素可影响核酸代谢，核酸含有多种微量元素,如

34、如Cr、Co、Cu。二、微量元素的适宜浓度范围二、微量元素的适宜浓度范围微量元素在机体内保持一定的生理剂量时，可以发挥微量元素在机体内保持一定的生理剂量时，可以发挥有益的生理作用，促进生物体的生成发育，维持生物体有益的生理作用，促进生物体的生成发育，维持生物体的健康水平。当摄入量不足或过量，都可能对机体产生的健康水平。当摄入量不足或过量，都可能对机体产生损害，甚至导致机体死亡，机体的微量元素适宜浓度范损害，甚至导致机体死亡，机体的微量元素适宜浓度范围很窄，下图的典型微量元素围很窄，下图的典型微量元素生物功能关系中，适生物功能关系中，适宜区只有几十个（宜区只有几十个（g/Lg/L），），正常情况

35、下过量摄入的微量正常情况下过量摄入的微量元素在体内可通过排便出汗等排出体外，以保持体内各元素在体内可通过排便出汗等排出体外，以保持体内各微量元素微量元素代谢的平衡代谢的平衡，因而人体在正常状况下可能看作，因而人体在正常状况下可能看作是动态平衡体。是动态平衡体。 法国科学家在研究了锰元素对植物生长的影响法国科学家在研究了锰元素对植物生长的影响后，提出了最适营养浓度定律。内容是，植物缺少后，提出了最适营养浓度定律。内容是，植物缺少某种必需元素时就不能成活，当该元素含量适当时，某种必需元素时就不能成活，当该元素含量适当时，植物就能茁壮成长，但过量时又会影响植物的生长。植物就能茁壮成长，但过量时又会影

36、响植物的生长。最适营养浓度定律也适用于人类。例如，硒是一种最适营养浓度定律也适用于人类。例如，硒是一种重要的生命必需元素，每人每天摄取重要的生命必需元素，每人每天摄取104 g较为适较为适宜，若长期日摄入低于宜，若长期日摄入低于5105 g可引起癌症、心肌可引起癌症、心肌损害及贫血等疾患，而过多摄入又可导致腹泻和神损害及贫血等疾患，而过多摄入又可导致腹泻和神经官能症等毒性反应。经官能症等毒性反应。 法国科学家法国科学家G伯特兰德的最适营养浓度定律伯特兰德的最适营养浓度定律 必须微量元素浓度必须微量元素浓度生物功能相关图生物功能相关图 F: 缺氟，龋齿病；多氟，斑釉病，氟骨病。缺氟，龋齿病；多氟

37、，斑釉病，氟骨病。 氟是形成强壮骨骼和预防龋齿所必需的微量元素，正氟是形成强壮骨骼和预防龋齿所必需的微量元素，正常人体骨骼中含常人体骨骼中含F 0.010.03，牙釉中含，牙釉中含F 0.010.02它们均以它们均以Ca5F(PO4)3的形式存在。氟的生理功能是预防龋的形式存在。氟的生理功能是预防龋齿和老年性骨质疏松。还能加速伤口愈合，促进铁的吸收。齿和老年性骨质疏松。还能加速伤口愈合，促进铁的吸收。人体之氟，主要来源于饮水。应当注意：氟与人体的关系，人体之氟，主要来源于饮水。应当注意：氟与人体的关系，人体摄取过多或过少都会危害健康。饮水中含氟量超过人体摄取过多或过少都会危害健康。饮水中含氟量

38、超过4mg/L时，儿童牙齿几乎却患班釉病，并有时，儿童牙齿几乎却患班釉病，并有5以上的人以上的人患腿疼患腿疼(氟骨病氟骨病)，骨骼畸形等重症。当自然环境中缺氟时，骨骼畸形等重症。当自然环境中缺氟时，含氟量小于含氟量小于0.5mg/L时，龋齿病又高达时，龋齿病又高达7090，已经证，已经证明低氟地区容易得常见的老年性骨质疏松症。若服用明低氟地区容易得常见的老年性骨质疏松症。若服用NaF，可使尿钙排出量下降，症状减轻，改善骨骼组成。因此，可使尿钙排出量下降，症状减轻，改善骨骼组成。因此，饮水中含氟量以饮水中含氟量以1.01.5mg/L为宜，最高不得超过为宜，最高不得超过2mg/L。晋南高氟区、曲沃

39、、临猗的部分乡、地方病。晋南高氟区、曲沃、临猗的部分乡、地方病。三、微量元素与疾病三、微量元素与疾病Trace element and disease 地球化学的长期作用使得地球化学元素分布地球化学的长期作用使得地球化学元素分布极不均匀，有些地区的某些元素过量或缺乏，极不均匀，有些地区的某些元素过量或缺乏，当这些元素是疾病的控制因素之一时，就表现当这些元素是疾病的控制因素之一时，就表现为各种地方病为各种地方病Local disease 。 微量元素与癌症微量元素与癌症Trace element and cancer 研究表明：研究表明：90%90%以上的癌症以上的癌症cancer与环境有关，与

40、环境有关，癌症病人的癌组织，体液中的微量元素谱往往发癌症病人的癌组织，体液中的微量元素谱往往发生变化，其中铜、锌与癌症的关系最为明显。生变化，其中铜、锌与癌症的关系最为明显。对广东顺德、江苏启东等癌症高发区的土壤、对广东顺德、江苏启东等癌症高发区的土壤、水、农作物分析，对肝癌、胃肠道癌、女性生殖水、农作物分析，对肝癌、胃肠道癌、女性生殖器官肿癌等多种恶性肿瘤器官肿癌等多种恶性肿瘤Tumor患者血清分布得患者血清分布得出一致的结论：恶性肿瘤患者血清出一致的结论：恶性肿瘤患者血清（Serum） Zn/CuZn/Cu比值明显低于正常人，而进行手术摘除恶比值明显低于正常人，而进行手术摘除恶性组织或药物

41、治疗后，患者血清性组织或药物治疗后，患者血清Zn/CuZn/Cu比值回升比值回升. .珠蛋白缺铁性缺铁性 Fe+原卟啉原卟啉血红素血红素 血红蛋白血红蛋白再生障碍性再生障碍性 Co急性急性 Ni、Cu含量过高含量过高慢性粒细胞性慢性粒细胞性贫贫 血血Anaemia 白 血 病白 血 病Leukemia 骨骨 髓髓 瘤瘤Marrow tumour 血血 液液 病病 微量元素与血液病微量元素与血液病Trace element and blood disease 微量元素与眼疾病（白内障）微量元素与眼疾病（白内障） 晶体晶体Zn、Cu、Ca、Se 血清血清Zn、Cu、Se、Ca、Mg 测这几种元素的

42、含量测这几种元素的含量 微量元素与心血管疾病微量元素与心血管疾病 研究表明：心血管疾病主要与研究表明：心血管疾病主要与K、Ca、Mg、Cu、Zn等到有关其中冠心病和肺心病患者血清中等到有关其中冠心病和肺心病患者血清中Zn/Cu比值比值明显低于健康人，经治疗后，上述微量元素明显提高。明显低于健康人，经治疗后，上述微量元素明显提高。 Cu/Zn浓度升高浓度升高妇女畸胎死胎几率升高。妇女畸胎死胎几率升高。 4 铁的生理功能铁的生理功能一、铁的分布与含量一、铁的分布与含量动物与植物中的铁动物与植物中的铁 自然界中几乎所有的动植物中都含有铁，自然界中几乎所有的动植物中都含有铁，大多数动植物中的铁含量不特

43、别高，而海洋大多数动植物中的铁含量不特别高，而海洋生物、动物肝脏及豆类食品中铁含量较高生物、动物肝脏及豆类食品中铁含量较高( (紫紫菜、鸡血、猪血、黄豆、绿豆、红椒）菜、鸡血、猪血、黄豆、绿豆、红椒）。人体内的铁（肝和脾含量最高）人体内的铁（肝和脾含量最高） 正常成人血红蛋白：正常成人血红蛋白： 男男 120160g/L 1216g% 女女 110150g/L 1115g% 铁总量铁总量 成年人成年人 男男 女女 2 25 5g 50mg/Kgg 50mg/Kg 35 3545mg/Kg45mg/Kg 婴幼儿童：婴幼儿童： 胎儿胎儿7575mg/Kgmg/Kg 新生儿新生儿3003004004

44、00mgmg（总量）总量） 重新补充重新补充 、需量需量 Requirement 可维持可维持4个月个月 儿童儿童 10mg/天天 少年少年 男男15mg/天天 女女20mg/天天 成年成年 男男12mg/天天 女女18mg/天天 妊、哺妇女妊、哺妇女 28mg/天天 血红蛋白血红蛋白7080% 功能铁功能铁 铁卟啉类铁卟啉类红蛋白红蛋白2030% 贮存铁贮存铁 非铁卟啉类非铁卟啉类 细胞色素、酶细胞色素、酶三、铁在人体内存在的状态三、铁在人体内存在的状态 State of iron in human body 四、缺铁与疾病四、缺铁与疾病A shortage of iron and dise

45、ase婴幼儿婴幼儿 发病早发病早50%50% 部分农村部分农村70%70% 原因：原因：学龄前儿童学龄前儿童30%30%厌食、偏食厌食、偏食 食物食物青少年青少年女性比正常人增加需量女性比正常人增加需量 肠胃肠胃成年人、妇女、孕妇、老年人成年人、妇女、孕妇、老年人 其它其它缺铁性贫血缺铁性贫血全球全球1010亿之多，占世界总人口的亿之多，占世界总人口的1/51/5，缺铁，感觉神经性耳聋缺铁，感觉神经性耳聋五、铁的吸收与食疗五、铁的吸收与食疗 Dietotherapy and absorption of iron 血红素铁的吸收率高血红素铁的吸收率高 主要因为食物中其它成份不影响铁的吸收，主要因

46、为食物中其它成份不影响铁的吸收，一般一般动物血动物血中铁的吸收率可达中铁的吸收率可达20%，鱼肉鱼肉15%,母乳中铁的吸收率最高可达母乳中铁的吸收率最高可达50%，应提倡母乳，应提倡母乳喂养（防儿童缺铁性贫血、非血红素铁喂养（防儿童缺铁性贫血、非血红素铁 谷谷物、蔬菜、牛奶、鸡蛋、铁强化食品等物、蔬菜、牛奶、鸡蛋、铁强化食品等）吸收吸收率（率（10%）大米大米1%、面粉、面粉25%、直接造、直接造成成缺铁性贫血缺铁性贫血Anaemia 。 食疗食疗 Dietotherapy 富富Fe食物食物：紫菜紫菜0.0369% 动物肝（红肉）动物肝（红肉）0.01% 海参海参0.0789% 虾米、海带虾米

47、、海带0.0889% 动物血动物血 助助Fe吸收：吸收： Vc、Vb2、叶酸、氨基酸、果叶酸、氨基酸、果糖、脂肪糖、脂肪（牛乳（牛乳+VcFe的利用增加的利用增加300%） 抑制吸收：抑制吸收：茶叶、咖啡、纤维素茶叶、咖啡、纤维素、（鞣酸、（鞣酸+Fe复合物，不宜吸收）复合物，不宜吸收）其它其它 用铁锅烧饭、做菜（含量较其它锅高用铁锅烧饭、做菜（含量较其它锅高5 5倍倍 以上）若过多会导致白血病。以上）若过多会导致白血病。 强体育锻炼强体育锻炼 在植物生长的过程中，注入一种经过加在植物生长的过程中，注入一种经过加 工的铁元素，植物中的工的铁元素，植物中的FeFe就会增加。就会增加。 5 碘与人

48、体健康碘与人体健康一、分布与含量一、分布与含量Distribution and content动、植物动、植物 Animal and plant 富碘：富碘：海盐、海水、海藻、海鱼等海盐、海水、海藻、海鱼等（比淡水（比淡水鱼鱼 高几十几百倍）高几十几百倍）普通食物：普通食物： 海带海带0.06%0.06%贝藻海鱼鸡蛋肉牛贝藻海鱼鸡蛋肉牛 奶谷物淡鱼成人需求量奶谷物淡鱼成人需求量50507070ugug/ /天天人体人体 Human body 甲状腺（甲状腺（70708080% %）血液、组织）血液、组织二、生理功能二、生理功能Physiological function 在甲状腺内合成甲状腺激

49、素在甲状腺内合成甲状腺激素 hormone of thyroid gland （调节高等动物所有组织广泛的生理过程）（调节高等动物所有组织广泛的生理过程）三、缺碘与疾病三、缺碘与疾病A shortage of iodine and disease 自人类认识碘以来，观察到在严重缺碘的地方性甲自人类认识碘以来，观察到在严重缺碘的地方性甲状腺肿病区，出现以状腺肿病区，出现以呆、小、聋、哑、瘫呆、小、聋、哑、瘫为特征的地方性为特征的地方性克汀病人克汀病人, ,进一步的科学研究发现缺碘还造成进一步的科学研究发现缺碘还造成死胎、流产、死胎、流产、先天畸形以及智力、听力和身体发育障碍先天畸形以及智力、听力

50、和身体发育障碍等一系列损害等一系列损害, ,碘碘缺乏病是世界上已知的导致人类智力损害的最主要因素缺乏病是世界上已知的导致人类智力损害的最主要因素。 高碘也是地方性甲状腺肿大的一个发病原因高碘也是地方性甲状腺肿大的一个发病原因( (亢进亢进)急躁易怒、多言多语、烦躁不安、失眠多梦。急躁易怒、多言多语、烦躁不安、失眠多梦。 碘在体内含量甚微，共约碘在体内含量甚微，共约2050mg，其，其1/5在甲状腺内。在甲状腺内。其余的碘分布在肌肉、皮肤、肾上腺、胸腺和卵巢中。人其余的碘分布在肌肉、皮肤、肾上腺、胸腺和卵巢中。人体的血液中只含用体的血液中只含用75ppb(十亿分之一十亿分之一)的甲状腺素，而每的