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化学1102 李林林 1111014079

发布时间:2014-05-22 14:13:29  

陕西理工学院论文

微量元素与人体健康

(李林林,化工学院化学1102,1111014079)

[摘要]随着科技技术的日新月异,人们生活水平的不断提高,再加上生命科学和医学的发展 ,人类对其自身的健康更加关心 ,并不断进行着更加细微和深入的研究 。

[关键字]微量元素 人体健康

根据科学研究到目前为止被公认与人体健康和生命有关的必需微量元素有14 种,即有铁、铜、锌、钴、锰、铬、硒、碘、镍、氟、钼、钒、硅、锶等,微量元素主要来自食物,动物性食物较植物性食物种类多含量也较高。微量元素在体内一般结合成化合物或络合物,广泛分布于各组织中,含量较恒定,微量元素在体内主要通过形成结合蛋白、酶、激素和维生素等发挥极其重要的作用。如参与构成生物体内各种酶的活性中心或辅助因子,参与体内物质运输 ,参与体内激素和一些维生素的形成等。但值得注意的是微量元素需要量甚微一般膳食不会引起人体缺乏若补给过多则对机体有害。

1. 微量元素的概念

微量元素没有集体的概念,而所谓微量元素是针对大量元素而言的。人体内的大量元素又称为主要元素,共有11种,按需要量多少的顺序排列为:氧、碳、氢、氮、钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁。其中氧、碳、氢、氮占人体质量的95%,其余约4%,而微量元素约占1%。在生命必需的元素中,金属元素共有14种,其中钾、钠、钙、镁的含量占人体内金属元素总量的99%以上,其余10种元素的含量很少。习惯上把含量高于0.01%的元素,称为常量元素,低于此值的元素,称为微量元素。

图表1.1 微量元素在人体中的含量和日需量

2.各个微量元素具体介绍

1.1 铁

1.1.1 铁的生理作用

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铁在人体中的含量只有0.004% ,微乎其微。但铁是组成血红蛋白的一个不可缺少的成员。人体中的铁,有 72% 以血红蛋白的形式存在。它是一种含铁的复合蛋白,是血液中红细胞的主要成分。血液运送氧气的重大使命,就是由血红蛋白承担的。

铁是一种变价元素。当铁从一种价态转变为另一种价态时,需要消耗(或放出)的能量极少,因而是血液中氧的良好载体。当血液进入肺部后,红细胞中的铁与呼吸作用吸进来的新鲜氧气相结合,铁便由低价变为高价;当血液进入到身体其它部位时,红细胞中的铁,由高价被还原为低价,并释放出氧气,供组织进行氧化反应。1个血红蛋白分子中含有4个Fe2+,因此可同4个氧分子可逆结合。血红蛋白的相对分子质量为64000—67000,因此64000—67000g血红蛋白可结合22.4×4=89.6L氧,即1g血红蛋白可结合1.34--1.36ml氧。

其实,血红蛋白的功能,并不限于运送氧气,还有运送二氧化碳和维持血液酸碱平衡的作用,这些功能也是与铁分不开的。

1.1.2 铁在人体中的分布、利用和损失

一个成年人,全身含铁约3--5g,除以血红蛋白形式存在外,还有约10%,分布在肌肉和其它细胞中,是酶的构成成分之一。还有一部分称做贮备铁,贮备在肝脏、脾脏、骨髓、肠和胎盘中,约占总量的15%--20%。此外,还有少量的铁,以与蛋白质相结合的形式,存在于血浆中,称做血浆铁,数量约为3mg。红细胞的寿命约为120天,最后在肝脏或脾脏中破裂。这样,每天破裂的红细胞数,约相当于红细胞总数的1/120。同时每天又有相同数量的新的红细胞,由红骨髓产生出来。因此,在正常情况下,人体内的红细胞数,保持相对稳定。破坏(或死亡)的红细胞,分离出来的铁,转变成为血浆铁,进入骨髓中后,再次用来生产新的红细胞,肌肉及其它细胞中的铁也是如此,细胞破裂后,变成血浆铁,然后再用来合成新的细胞。因此,铁与蛋白质、脂肪等其它营养素不同,除出血造成铁的损失外,铁在人体内并无消耗,而是循环利用。尽管如此,但仍然有极少量的铁损失到身体外面,即每天脱落的肠粘膜、皮肤细胞以及毛发中所含的铁,成年男子约为0.9mg,女子约为0.7mg。因而每天需要从食物中吸收约1mg的铁,以资补充。又因为铁的吸收率因食物而异,通常为 10% 左右,再加上安全系数,从而中国营养学会建议每日膳食营养素供给量中,铁的摄取量成年男子为12mg,女子为18mg,孕妇、乳母为28mg。女子、孕妇、乳母因月经出血、胎儿成长和哺乳等原因,故每日应摄取铁的数量较多。

当每日摄取的铁量,少于损失(应补充)的铁量时,经过一段时间,贮备铁用完,血液中红细胞的数目或者红细胞中的血红蛋白含量,便会相应减少,从而不同程度地出现贫血症状。医学上常采用红细胞计数的方法,来作为确定贫血的标准。一般红细胞在400万个/mm3,血红蛋白在12g%以上者为正常。红细胞数在300--400、200--300、100--200、100万个/mm3以下,血红蛋白在9--11、6--9、3--6、3g%以下,分别为轻度、中度、重度、极重度贫血。 一般足月胎儿肝内贮存的铁,可以供应6个月,早产儿仅够供应3--4个月;同时婴幼儿生长迅速,5个月时体重增加1倍,1岁时增加2倍;又婴幼儿的排泄量比成年人高出数倍,因而在出生后9--34个月期间,往往容易缺铁。如不能及时添加含铁多的辅食,贫血症状还会延续很长时间。其它如大量出血或慢性出血者,患慢性疾病、发热性疾病者,以及病理情况下铁代谢异常者等,也会出现缺铁性贫血。

1.1.3 缺铁引起的疾病

(1) 缺铁性贫血

缺铁性贫血是体内铁缺乏 , 影响正常铁血红素合成所引起的贫血 。 由于体内总铁量的 65 %存在于细胞, 因此反复多量失血引起体内总铁量显著下降 。钩虫病引起肠道长期少量出血 ,多年肛痔出血或妇女月经过多等长期损失铁 ,最终可使体内贮铁量枯竭 , 以致发生缺铁性贫血。严重者除有一般贫血症状外 ,可发生肝、脾、淋巴结肿大和四肢水肿 。

(2)溶血性贫血

溶血性贫血是由于红细胞破坏增速 , 超过造血补偿能力范围发生的一种贫血 。这种病人虽对铁的吸收量增多 , 但对铁的利用率很低 , 贮存的铁反而增多 , 因而对铁剂治疗应

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慎重 ,以免引起继发性血色病 。临床表现较多为急性中毒,肢体酸痛、头痛、呕吐、寒战、高热、面部苍白、黄疸、肝脾肿大、血尿、急性肾功能衰竭、尿毒症。

1.1.4 铁的来源

有动物肝脏(每百克含铁25mg)、动物全血(每百克含铁15mg),其它为肉类、淡菜、虾米、蛋黄、黑木耳(干)、海带(干)、芝麻、芝麻酱、大豆、南瓜子、西瓜子、芹菜、苋菜、菠菜、韭菜、小米以及红枣、紫葡萄、红果、樱桃等,含铁都很丰富或较为丰富。 但是,服用各种铁剂要在医生指导下服用,只有缺铁的人才能服用,而且不能过量,过量可中毒。体内过多的铁沉积于器官中,对肝、心脏等脏器有害。

1.2 铜

1.2.1 铜的生理功能

成人体内含量为 100-150mg在肝、心、毛发及脑中含量较高 成人每日需要量

为.5-2.0mg。食物中铜主要在胃和小肠上部吸收吸收后送至肝脏等组织 ,铜蛋白是各组织储存铜的主要形式肝脏是调节体内铜代谢的主要器官,铜主要通过胆汁经肠道排出极少部分由尿排出。

铜的生理功能主要是通过构成多种酶的成分来实现的,铜在肝脏中参与铜蓝蛋白的组成,在血桨中使亚铁氧化为高铁,有利于血浆铁的运输;铜还是构成细胞色素氧化酶的成分, 参与生物氧化作用;此外,铜还参与多种酶的组成,如酪氨酸酶、多巴胺-β- 羟化酶、抗坏血酸氧化酶等。

1.2.2 缺铜引起的疾病

(1) 铜的缺乏会导致结缔组织中胶原交联障碍引起贫血白细胞减少 、动脉壁弹性减弱、 神经及精系统症状等。引起贫血;毛发色素丧失;生长速度减缓、智力发育不全;精神状态紊乱;能影响到头发、骨骼、大脑、心脏、肝脏、中枢神经和免疫系统的功能;会导致血浆胆固醇升高,增加动脉粥样硬化的危险;营养性贫血、白癜风、骨质松脆症、胃癌及食道癌等疾病的产生也都与人体的缺铜有关。

(2) 铜在体内过多可导致铜在肝脑角膜肾等组织器官沉积造成机体危害。引起肝炎,小脑运动失常,引起肝炎,小脑运动失常。

1.2.3 铜的来源

在各种食品中,首数动物肝脏的铜含量为最高,其次是猪肉、蛋黄、鱼类、蛤、蚌、牡蛎和贝壳类食物,其他如香菇、芝麻、黄豆、黑木耳、果仁、杏仁、燕麦、荠菜、菠菜、龙须菜、芋头、油菜、香菜等。同时,也可有意识地使用铜制炊具,帮助机体摄取补充铜元素。

但应该着重指出的是,人体对铜的需求量与中毒量十分接近,因此,切不可擅自滥服铜制剂,以预防过量中毒。

1.3 锌

1.3.1 锌的生理功能

正常成人含锌1.5--2.5g,其中60%存在于肌肉中,30%存在于骨胳中。身体中锌含量最多的器官是眼、毛发和睾丸。跟铜有些相似的是锌也是多种酶的成分,近年来发现有90多种酶与锌有关,体内任何一种蛋白质的合成都需要含锌的酶。锌可促进生长发育、性成熟,影响胎儿脑的发育。缺锌可使味觉减退、食欲不振或异食癖、免疫功能下降,伤口不易愈合。

1.3.2 锌引体的疾病

临床早已证明,缺锌儿童生长发育停滞,性成熟产生障碍,伤口愈合能力差。我国19省市对儿童的调查结果表明,60%的学龄前儿童,锌含量低于正常值,从而影响到发育。人的溃疡病、糖尿病都与缺锌有关。近期研究表明,缺锌与夜盲症有关。维生素A在体内的逆转及其在血液中正常浓度的维持,都与锌有关。此外缺锌时,人的暗适应能力和辨色能力减弱。青春期男女脸上常长出粉刺,形成原因之一就是缺锌。

1.3.3 锌的供给量标准及来源

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我国锌的供给量标准,成人除孕妇、乳母外为1.5mg/每日。动物性食物是锌的主要来源,如牡蛎、鱼、海产品、豆类及谷类也含有锌。蔬菜、水果中含量极低。谷类等含锌与当地土壤含量有关。

由于锌与铜在某些方面竞争,因此铜过量会导致锌的缺乏,锌过量也会导致铜的缺乏。

1.4 硒

近年来发现,硒对人的生命有重要作用,可延缓细胞衰老,保护细胞的完整性,抵抗重金属中毒,从而延长人类寿命,故硒被称为长命之素。

1.4.1 硒的生理功能

硒的主要生物学功能是作为谷胱甘肽过氧化物酶GSH-PX的必须组成成分,此酶能分解H2O2和清除体内自由基,防止脂质过氧化作用,同时还能加强维生素E的抗氧化作用,因而可保护细胞膜不受过氧化物损伤, 维持生物膜正常结构和功能。硒在体内能拮抗和和减低汞、铜、铊、砷等元素的毒性,减轻维生素D中毒病变和黄曲霉毒素的急性损伤;硒还能刺激抗体的产生,使中性白细胞杀菌能力增强,增加机体的免疫功能。除此之外,硒还在视觉和神经传导中起重要作用, 并与精子的生成、生育等和关节炎、白内障等疾病都有一定关系。

1.4.2 硒引起的疾病

硒缺乏与多种疾病的发生有关,如克山病、心肌炎、扩张型心肌病、大骨节病及碘缺乏病等 ,硒还具有抗癌作用,是肝癌乳、腺癌皮、肤癌结肠癌及肺癌等的抑制剂。硒过多也会对人体产生毒性作用,如脱发、指甲脱落、周围性神经炎、生长迟缓及生育力降低等。

1.4.3 硒的两大作用

(1)防治癌症和延缓衰老的作用

衰老是一种不可抗拒的客观规律,是多细胞生物一生中的最后一个阶段( 发育期、生殖期、衰老期)。据认为,促使机体老化以至死亡的诸多因素中,自由基是最重要的因素之一。自由基能使羟基酶、蛋白质分子中的芳香族氨基酸残基氧化 ,从而使酶及蛋白质变性失活 ; 自由基还对核酸物质和生物膜产生损害 ,致使遗传物质和生物膜功能受损 。根据衰老的自由基学说的观点,机体缺Se时,具有清除自由基作用的 GSH - Px 活性丧失,衰老速度明显加快 。

(2)预防克山病,保护心血管病的作用

克山病类似于在美国、澳大利亚等国及我国北方和西部地区流行的家畜白肌病,病变主要累及心肌和骨骼肌,是一种非炎症性变性所致的营养性肌疾病。患者细胞免疫功能低下。 经病因学试验和研究认为缺S e是发病的一个基本致病”水土因素”。当人体缺Se时,除可导致心肌肥厚或心肌损伤外,低Se还会导致多种生理功能改变,如胰纤维变性,肝功能碍、 生殖异常、生长迟缓及免疫反应降低、并与关节炎、白内障及神经原蜡样脂褐质增多症有关。

参考文献

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