生物体中的微量元素及其功能
所谓微量元素,在环境地球化学中,是指仅占地球组成部分的0.01%的60余种元素,它们的含量一般在1×10-8~1×10-88之间。在医学领域,从人体的结构来看,占人体总重量万分之一以下者即为微量元素。微量元素在人体内含量甚微,总量不足体重的万分之五。如铁、锌、铜、锰、铬、硒、钒、碘等。随着科学的进展,人们的认识不断扩大,这些微量元素的数目还会增加。
人体需要的元素都要通过食物与饮水来供应,但是,无论是宏量无素或微量元素,决非韩信带兵那样“多多益善”。也就是说,必须严格地控制在某一水平,多了或少了都会有不良后果,甚至会引起疾病。
对每一种必需元素人体都有对应的酶来“管制”它,使元素按人体需要控制在一定浓度。如果人体某一元素少了,酶就对摄人某元素化合物进行加工,合成人体所需的某元素化会物;反之,如果摄入某元素过量,酶就会把它“驱逐出境”,以保证它在一定浓度范围内。酶的这一工作保证元素的代谢和平衡。
由于酶在体内含量极微,所以人体调节元素代谢和平衡能力是有限的。这就要求人们应科学地摄人必需元素量,既不可太多,又不可太少,就是对宏量元素也是如此。例如人体摄入糖、脂肪等碳、氢、氧组成的化合物过量,也会得肥胖症、心血管病等;对微量元素同样如此,例如铁是微量元素,是红血球主要成分,缺少它,人体血红蛋白不易合成,导致贫血,但一旦多了,也会得多铁症,严重者会“铁中毒”死亡。
这里必须指出的是,有人对有毒无素和微量元素作用混淆不清,误称有毒无素为微量元素这是错误!同时,不可把微量元素称为有毒或有害元素。下面举二例来说明: 硒是微量元素,人体非它不可,它在人体内有抗细胞老化、抗癌等重要功能,如果缺硒就会导致心肌病变、贫血等疾病。但是,人体含硒量不可过高,过高也会引起恶心腹泻和神经中毒。如每天硒摄人量超过0.0001克,人会中毒,直至死亡。又如砷也有类似情况。尽管硒和砷的化合物剧毒,人体需要量极少,但决不可称它们为有毒元素
另外一例是,镉是有害元素,常混入铜矿.锌矿等矿物中,在冶炼过程中、进入废渣,再被雨水冲刷进入河( 湖)水,被动植物吸收,造成镉污染,当隔进入人体,会跟人体蛋白质结合成有毒的镉硫蛋白,危害造骨功能,从而造成骨质疏松、骨萎缩变形、全身酸痛等。日本神通河两岸常见的骨痛病,镐是罪魁祸首。1972年世界卫生组织宣称,人体缺乏排镉功能,每日摄入量应为零,即不可摄入镉,因此,不要因为在人体查到残留的微量镉而误称它为微量元素。一句话,镉不可称微量元素。
对微量元素,虽然人体需要很少,但不可忽视摄取,主要是要提倡科学的饮食结构,摄取必需的微量元素,目前我国独生子女多,家庭常对他们过分宠爱,以致偏食,造成某些元素的缺乏,这是必须注意的。由于饮食结构不合理,美国儿童普遍缺铁,而中国儿童不同程度的缺锌。据上海有关部门统计,有75%儿童不同程度的缺锌,这是发人深省的数字啊!因此,我们要提倡“样祥吃,身体好”,同时还应多吃些粗粮、杂粮等。此外,要告诫孩子们不可偏食,更不可造成某些营养物过剩,保持营养平衡。
微量元素使酶蛋白的亚单位保持在一起,或把酶作用的化学物质结合于酶的活性中心。铁、铜、锌、钻、锰、铝等,能和疏基、胶基、异吡唑基、按基、位基或分子基因相络合,形成络合物,存在于蛋白质的侧链上。
(2)在激素和维生素中起特异的生理作用
某些微量元素是激素或维生素的成分和重要的活性部分,如缺少这些微量元素,就不能合成相应的激素或维生素,机体的生理功能就必然会受到影响。如甲状腺激素中的碘和维生素B12中的钻都是这类微量元素。
(3)输送元素的作用
某些微量元素在体内有输送普通元素的作用。如铁是血红蛋白中氧的携带者,没有铁就不能合成血红蛋白,氧就无法输送,组织细胞就不能进行新陈代谢,机体就不能生存。
(4)调节体液渗透压和酸碱平衡
微量元素在体液内,与钾、钠、钙、镁等离子协同,可起调节渗透压和体液酸碱度的作用,保持人体的生理功能正常进行。
(5)影响核酸代谢
核酸是遗传信息的携带者,核酸中含有相当多的铬、铁、锌、锰、铜、镍等微量元素,这些微量元素,可以影响核酸的代谢。因此,微量元素在遗传中起着重要的作用。
(6)防癌、抗癌作用
有些微量元素,有一定的防癌、抗癌作用。如铁、硒等对胃肠道癌有桔抗作用;镁对恶性淋巴病和慢性白血病有抬抗作用;锌对食管癌、肺癌有桔抗作用;碘对甲状腺癌和乳腺癌有桔抗作用。
单位
参考值
预防和治疗的方法
锌元素
umol/L
76.5~170.
含锌丰富的食物有海产品,如牡蛎、干贝、瑶柱等;坚果类食物也含锌很高,例如核桃、杏仁、芝麻等。补锌的要有葡萄糖酸锌和甘草锌。
铜元素
umol/L
11.8~39.3
动物的内脏含铜量很高,用含铜的器皿烹调的食物,含铜量都很高。
铁元素
mmol/L
7.52~11.8
含铁丰富的食物有动物的肝脏,如鸡肝、猪肝等;豆制品含铁量也很高,而且容易吸收,如豆浆和豆腐;蛋黄的含铁量很高,但吸收率稍差,也算是补铁的食物之一。橙子、葡萄、奇异果等含丰富的维生素C,促进铁的吸收。补铁的药物很多,有“力蜚能胶囊”、“菲普利口服液”、“康血颗粒”等,同时补充维生素C可以促进钙的吸收。
钙元素
mmol/L
1.55~2.65
奶类、豆制品、坚果类含钙丰富;鱼肝油促进钙的吸收和利用;多晒太阳。
镁元素
mmol/L
1.12~2.06
资料暂缺。
铅元素
μg/L
0~100
汽车尾气、铅笔、劣质的玩具家具油漆和墙漆、二手烟、电池、皮蛋、打印机油墨等含铅量很高,尽量少让宝宝接触这些东西。
奇异果、橙子、葡萄等含维生素C丰富的水果,有利于排铅;补充钙和锌也有利于铅的排出。
碘是合成甲状腺激素的重要微量元素,甲状腺激素通过血液作用于靶器官,尤其是肝、肾、肌肉、心脏和发育中的大脑。碘缺乏与碘过量,都于健康不利。碘缺乏可影响儿童身高、体重、骨骼、肌肉的增长和性发育,其中对于胎儿和婴幼儿脑发育与神经系统发育形成的损伤不可逆转。碘过量可以引起中毒及发育不良,尤其是对于婴幼儿的影响更为明显。临床资料显示,长期摄入过量的碘,可以引起急性甲亢、甲状腺肿,严重的还可以引发甲状腺癌。尽管多数人对碘有较高的耐受性,但由于婴幼儿身体发育尚不健全,对于碘过量反应可能会灵敏。
铁。铁在人体中含量约为4—5克。铁在人体中的功能主要是参与血红蛋白的形成而促进造血。在血红蛋白中的含量约为72%。铁元素在菠菜、瘦肉、蛋黄、动物肝脏中含量较高。
铜。正常成人体内含铜100—200毫克。其主要功能是参与造血过程;增强抗病能力;参与色素的形成。铜在动物肝脏、肾、鱼、虾、蛤蜊中含量较高;果汁、红糖中也有一定含量。
锌。对人体多种生理功能起着重要作用。参与多种酶的合成;加速生长发育;增强创伤组织再生能力;增强抵抗力;促进性机能。锌在鱼类、肉类、动物肝肾中含量较高。
氟。是骨骼和牙齿的正常成分。可预防龋齿,防止老年人的骨质疏松。含氟量较多的食物有粮食(小麦、黑麦粉)、水果、茶叶、肉、青菜、西红柿、土豆、鲤鱼、牛肉等。
硒。成年人每天约需0.4毫克。硒具有抗氧化,保护红细胞的功用,并发现有预防癌症的作用。硒在小麦、玉米、大白菜、南瓜、大蒜和海产品中含量较丰富。
碘。通过甲状腺素发挥生理作用,如促进蛋白质合成;活化100多种酶;调节能量转换;加速生长发育;维持中枢神经系统结构。碘海带、紫菜、海鱼、海盐等中含量丰富。
微量元素与人类健康有密切关系。它们的摄入过量、不足、或缺乏都会不同程度地引起人体生理的异常或发生疾病。微量元素突出的作用是与生命活力密切相关,仅仅像火柴头那样大小或更少的量就能发挥巨大的生理作用。值得注意的是这些微量元素必须直接或间接由土壤供给。根据科学研究,到目前为止,已被确认与人体健康和生命有关的必需微量元素有18种,即有铁、铜、锌、钴、锰、铬、硒、碘、镍、氟、钼、钒、锡、硅、锶、硼、铷、砷等。这每种微量元素都有其特殊的生理功能。尽管它们在人体内含量极小,但它们对维持人体中的一些决定性的新陈代谢却是十分必要的。一旦缺少了这些必需的微量元素,人体就会出现疾病,甚至危及生命。国外曾有报道:机体内含铁、铜、锌总量减少,均可减弱免疫机制(抵抗疾病力量),降低抗病能力,助长细菌感染,而且感染后的死亡率亦较高。微量元素在抗病、防癌、延年益寿等方面都还起着不可忽视的作用。
钴元素。是维生素B12的重要组成部分。钴对蛋白质、脂肪、糖类代谢、血红蛋白的合成都具有重要的作用,并可扩张血管,降低血压。但钴过量可引起红细胞过多症,还可引起胃肠功能紊乱,耳聋、心肌缺血。
氟元素。氟是人体骨骼和牙齿的正常成分。它可预防龋齿、防止老年人的骨质疏松。但是,过多吃进氟元素,又会发生氟中毒,得“牙斑病”。体内含氟量过多时,还可产生氟骨病,引起自发性骨折。
铬元素。可协助胰岛素发挥作用,防止动脉硬化,促进蛋白质代谢合成,促进生长发育。但当铬含量增高,如长期吸入铬酸盐粉,可诱发肺癌。
由此看来,微量元素虽对人体特别重要,但摄入量过多过少都能引起疾病。目前发现许多地方病和某些肿瘤都与微量元素有关。
近几年来,医学界对微量元素的研究日益加深,这些看来不起眼的元素,对人的健康有着举足轻重的作用。当然,少女健美也离不开它。
镁元素是构成人体内多种酶的重要来源。镁尽管在人体中的含量微乎其微,可缺乏镁元素人们就会精神疲惫、面黄肌瘦、皮肤粗糙,甚至情绪不稳定,面部、四肢肌肉颤抖。少女一旦出现上述症状,就应当检查一下镁元素是否正常。如果镁元素缺乏或偏低,则可适当服用具有补镁作用的药物。据研究,无花果、香蕉、杏仁、冬瓜子、玉米、红薯、黄瓜、珍珠粉、蘑菇、柿子、黄豆、紫菜、橘子等,含有丰富的镁元素。
锌是人体中重要的微量元素之一,主要集中在肝内和肌肉、皮肤之中。当锌缺乏时,会引起少女食欲减退、免疫功能低下、眼睛呆滞无神、皮肤粗糙易感染、贫血、视力下降、毛发枯燥,甚至引起肝脾肿大,从而导致发育缓慢。部分少女颜面痤疮、粉刺较多,也与锌元素缺乏有关。锌缺乏同样可用食补。一些动物食品,诸如牡蛎、鱼类、动物肝脏、肉类、蛋中含有大量的锌元素。
铁元素在成人体内约含3-5克,其中60-70%存在于血红蛋白内。缺铁常常导致贫血,这不仅可使少女容颜逊色,还会对整个身体带来麻烦,以致发生头晕、心慌、体力下降、记忆力减退、注意力不集中、抗病能力低下等症状,失去少女健美的基础。动物血、动物肝脏、芝麻酱、黑木耳、蘑菇、海藻类、豆制品、海虾、海参、乌鱼、菠菜、黄豆等,均含有大量的铁元素,可适当增加进食量。
铜含量在体内减少时,会影响铁的吸收,导致铁的利用障碍,最终发生缺铁性贫血。铜还与人体皮肤的弹性、润泽有密切的关系。铜缺乏时,会引起少女皮肤干燥粗糙、面色苍白、免疫力下降,甚至影响今后的生育功能。
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