互动科普

从化学分析的角度看，一切生物包括人体都是由元素构成的。生物进化论认为生命始于海洋。在长期的进化过程中，生物体不断地与环境进行着物质交换，所以生物体内几乎含有海洋里的所有元素，而且各种元素的含量也与环境中的元素组成趋势大体一致。人类在进化过程中来到陆地生活，不断通过空气、水、食物和土壤与环境进行物质交换。英国地球化学家E.I.Hamilton分析了220名英国人的血液标本，发现血液中60多种化学元素的平均含量与地壳的元素含量明显相关。大多数元素在人体与在地壳中的分布趋向相同，二者的丰度曲线相当一致。

目前，人体内可检出的元素已达70种以上，但并不都是维持机体正常功能所必需的，所必需的元素有20多种，称为必需元素。在必需元素中，除碳、氢、氧、氮主要以有机物质形式存在外，其他元素均为无机的矿物质，称为矿物元素。各种必需矿物元素在人体内的含量差别很大，含量多的可达1000克左右，如钙；少的可不到50毫克，如碘。在人体中含量较多的必需矿物元素称为必需常量元素，有钙、磷、钾、钠、硫、氯、镁7种，含量较少的元素称为必需微量元素。

人体所需的各种矿物质

必需常量元素几乎遍及身体各个部位，是人体组成的必需成分并发挥着多种多样的生理作用。1.钙、磷、镁绝大部分存在于骨骼和牙齿中，是机体的主要塑形成分，起着重要的支架作用；蛋白质中含有硫、磷、氯等元素，是构成人体的重要组分。2.钾离子主要存在于细胞内液，钠与氯离子主要存在于细胞外液；它们共同调节细胞内、外液的渗透压，维持体液的稳定。3.磷、氯等酸性离子与钠、钾、镁等碱性离子协同作用，与其他缓冲系统共同维持着机体的酸碱平衡。4.钾、钠、钙、镁等离子保持一定比例，是维持神经和肌肉的兴奋性、细胞膜的通透性以及细胞正常功能的必要条件。5.常量元素作为酶系统的组成成分、辅基或激活剂。6.钙离子还参与血液凝固过程。

对微量元素的认识随微量分析方法的进步和细胞生物学、分子生物学等研究手段的应用而逐渐深入。1973年，世界卫生组织（WHO）专家委员会确定了14种“必需微量元素”。1990年，联合国粮农组织（FAO)/国际原子能机构（IAEA)/WHO联合专家委员会根据近期研究成果，对“必需微量元素”重新进行了审定。联合专家委员会规定，在人体组织中的浓度小于250微克/克的元素为微量元素，并将它们归为3类：第一类为人体必需的微量元素，有铁、碘、锌、硒、铜、钼、铬、钴8种；第二类为人体可能必需的微量元素，有锰、硅、镍、硼、钒5种；第三类是具有潜在毒性，但在低剂量时对人体可能是必需的，包括氟、铅、镉、汞、砷、铝、锂、锡8种。可以预料，今后随着研究的深入，可能还会发现另一些与人体健康有密切关系的必需微量元素。

必需微量元素在人体内的数量尽管极少，甚至仅有痕量，但确有十分重要的生理功能。1.它们是构成酶和维生素的组成成分或活性因子，酶系统中总是有一个或几个微量元素在起着特殊的活性中心作用，如果除去有关的微量元素，酶的活性就立即丧失。2.作为某些激素的合成成分，参与激素释放及其与靶器官的结合作用。3.参与体内物质的输送作用，如铁为血红蛋白的成分，参与氧的输送；锌为碳酸酐酶的成分，参与了二氧化碳的排出。4.核酸中含有铬、铁、钴、铜、锌等多种微量元素，含量不足或过多都能影响核酸遗传信息的携带。5.微量元素也是某些维生素的组成成分，如维生素B12中的钴。

必需常量元素和微量元素是人体结构中不可缺少的组分和维持正常功能的活性物质。这些元素都必须通过饮食摄入体内，当摄入量长期低于某一限量时，将导致某些重要生理功能的损伤，以致患上某些疾病。另一方面，身体对这些元素的接收能力也有一定的限度，超过了其最高可耐受水平，就可能产生相应的不良反应，甚至引起中毒。近年来，对钙、铁、锌、硒等元素与疾病的关系，有许多基础研究和应用研究。我国学者对硒需要量及其与克山病关系的研究居于国际领先地位。

（本文发表于《科学世界》2008年第1期）