第一章微量元素初探.PDF

支 起 生 命 的平 衡 第 一章 微 量 元 素初 探 “生命科学中的微量元 素”是一 门新兴 的、由多学科相 互渗透的边缘学科。它与化 学、生物 学、医药学、食 品营养 学、环境科学和地理学等有着密切 的关系,是 当今 国际科学 界引人瞩 目的崭新领域。人 的生、老、病、死是 与生物分子 如蛋 白质、肽、脂类、多糖、核酸、激 素、维生素和矿物质等联 系在一起的。随着 生命科 学的发展,尤其是痕量分析技术 的提高和生物 医学成果 的涌现,发现微量元 素在与上述 生 物分子的有机联 系中, 常起着关键步骤的调控作用 ;其次, 微量元素不象某些维生素能在人体 内 自行合成。从这种意 义上说,在人体所需的营养 中, 它们甚至 比维 生素更为重 要。微量元素主要来 自空气、饮食和各种外源性物质, 因此 容易导致缺乏或过量积累。 人们希望通过微量元素与健康相关性及其 内在联 系的 探索,在某些疾病,特别是微量元 素缺乏、过量积 累及失控 等造成的疾病 (包括某些地方病)的防治方面有所发现和改 善。在研究元素的化学形态、大分子结构和生化、生理机制 的基础上, 既注意 它的营养, 又避 免其 毒性,并与 动物、植 1 生 命 的 呼 唤 物、土壤、水源等周围环境统一起来进行考察。人们相信, 有朝一 日能通过合理的食物组成维持生命的有机平衡和健 康,从而使微 量元 素的研 究给人类社会带来重大 的效益。 显然,它展示着 当代生命科学活跃的前沿和趋 向。 第一节 生命元素 一、地球环境对生命体系的影响 生物 圈是各种 生物栖 息的地 带, 除 了生物体 固有的成 分外,其周围环境的所有成分基本上都是无机的。因此,生 物经常与各种有机物和无机物接触,并利用 它们或受其影 响。存在于生物体 (植物和动物) 内的元素大致有 四类:第 一类为必需元素,按其在体 内的含量不同,又分为常量元素 和微量元素;第二类为可能有益或辅助营养元 素;第三类为 沾染元素;第四类为有毒元素。 人体 中每一元素呈现不同的生物效应,而效应 的强、弱 依赖于特定器 官或体液 中该元 素的浓度及其存在 的形态。 对于必需和有益元素来说,各有一段最佳健康浓度,有 的具 有较大的体 内恒定值,如锌、锰 ;有 的在最佳浓度和 中毒浓 度之间只有一个狭 窄的安全 限度,如硒、镍等。除了 25 种 2 支 起 生 命 的平 衡 必需元素外,还有 20～30 种普遍存在于组织 中的元素,这 些元素的浓度是变化 的, 它们 的生物效应和作用远未被人 们认识,也可 能来 自外环境 的沾染。上述的元 素划分界 限 不是 固定不变的,随着诊断方法和检测手段的完善化, 它们 将得以修正或作新的归属。 二、必需性的含义 生命元素或生物元 素是指在活的有机体 中,维持其正 常的生物功能所不可缺少的那些元 素,诸如在有机化合物 中所含的氢、氧、氮、碳、磷、硫 以及钙、铁、锌、碘等均属于这 类元素。对生物来说,为确定生命元 素的必需性,Arn on 曾 提出如下标准: (1)若没 有 它, 则 生物 既不 能生长,也 不 能完 成 生命 循环。 (2)该元素在生物体 内的作用不 能被另一种元 素完全 代替。 (3)该元素对生物功能有直接影响,并参与代谢过程。 美国科学家 Sch roeder 的提法则具有化学的含义 : (1)在生命的起源地———海水 中的含量丰富。 (2)性质活泼,能与其它元素结合或键合。