元素週期/元素和人體健康

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常量元素情況、必需微量元素情況、微量或痕量元素標準、必需元素和非必需元素

元素組成了大自然的萬事萬物，當然包括人。元素週期表已登錄和命名了118個元素，其中93號~109號17種為人工元素，自然界有92種元素，新世紀版《元素週期表》採用2001年國際原子量與同位素豐度委員會（IUPAC）公開發表的最新元素原子量數位，新的元素週期表元素數量已經排到了118號，其中銦、銻、鈰、銪、鍺、硫、鉺、銩、鋅等十個元素的原子量數值是由中國科學家測定。

目前在生命體內已檢索出81種元素，總稱為生命元素(biological element)。稀有氣體中的氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)，還有43號元素鍀(Tc)、61號元素鉕(Pm)、85號元素砹(At)、87號元素鈁(Fr)、89號元素錒(Ac)、91號元素鏷(Pa)等計11種元素未見報道。按元素在人體內含量多少劃分，其中占人體品質0.05%以上的稱為常量元素(macro-element)，有11種。含量比鐵低的為微量或痕量元素(microelement or trace element)。按元素對人體正常生命的作用可將元素分為必需元素(essential element)和非必需元素(non-essential element)。必需元素包括常量元素和18種微量元素，見表8-7和表8-8。

表8-6  常量元素情況一覽表

元素 符號 含量/g/70kg 占體重比例/% 在人體組織中的分佈狀況 氧 O 45 000 64.30 水、有機化合物的組成成分 碳 C 12 600 18.00 有機化合物的組成成分 氫 H  7 000 10.00 水、有機化合物的組成成分 氮 N  2 100  3.00 有機化合物的組成成分 鈣 Ca  1 420  2.00 同上；骨骼、牙、肌肉、體液 磷 P   700  1.00 同上；骨骼、牙、磷脂、磷蛋白 硫 S   175  0.25 含硫氨基酸、頭髮、指甲、皮膚 鉀 K   245  0.35 細胞內液 鈉 Na   105  0.15 細胞外液、骨 氯 Cl   105  0.15 腦脊液、胃腸道、細胞外液、骨 鎂 Mg    35  0.05 骨、牙、細胞內液、軟組織

表8-7  必需微量元素情況一覽表

元素 符號 含量/(mg/70kg) 血漿濃度/(μmol/L) 主要部位 確證歷史 鐵 Fe 2 800-3 500 10.75—30.45 紅細胞、肝、骨髓 17世紀 氟 F 3 000 0.63—0.79 骨骼、牙齒 1971年 鋅 Zn 2 700 12.24—21.42 肌肉、骨骼、皮膚 1934年 銅 Cu    90 11.02—23.6 肌肉、結締組織 1928年 釩 V    25 0.20 脂肪組織 1971年 錫 Sn    20 0.28 脂肪、皮膚 1970年 硒 Se    15 1.39—1.9 肌肉（心肌） 1957年 錳 Mn 12—20 0.15—0.55 骨骼、肌肉 1931年 碘 I 12-24 0.32—0.63 甲狀腺 1850年 鎳 Ni  6—10 0.07 腎、皮膚 1974年 鉬 Mo    11 0.04—0.31 肝 1953年 鉻 Cr   2-7 0.17—1.06 肺、腎、胰 1959年 鈷 Co     1.3-1.8 0.003 骨髓 1935年 溴 Br  ＜12       砷 As ＜117   頭髮、皮膚 1975年 矽 Si 18 000 15.31 淋巴結、指甲 1972年 硼 B ＜ 12 3.60—33.76 腦、肝、腎 1982年 鍶 Sr   320 0.44 骨骼、牙齒

應該注意，“必需”和“非必需”的界限是相對的。首先，隨著檢測手段和診斷方法的進步和完善，今天認為是非必需的元素，明天會被發現是必需的。如砷，過去一直認為是有害元素，1975年才認識到它的必需性。其次有一個攝入量問題，即使是必需元素，在體內也有一個最佳營養濃度，超過或不足都不利於人體健康，甚至有害。

由於環境污染或從飲食中攝取量過大,時間過長,對人體健康有害的元素稱為有毒或有害元素(poisonous or harmful element)，包括鉍、銻、鈹、鉛、鎘、汞等。元素的生物效應與其在週期表中的位置有密切關係，必需元素在週期表中的位置比較集中，好象形成幾個“島”，見表8-9。

表8-8  必需元素在週期表中的位置

ⅠA ⅡA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅫA 1 H   2   B C N O F 3 Na Mg   Si P S Cl 4 K Ca   V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn   As Se Br 5   Sr   Mo   Sn   I

X : 常量元素，  □ : 微量元素

常量元素集中在週期表中前20號元素之內，其中有鈉、鉀、鈣、鎂四種金屬。18種微量元素中有11種金屬，大部分為過渡金屬元素，7種非金屬。s區、p區元素對生命體的作用，從上到下，營養作用減弱，毒性加強。從左到右，也是營養作用減弱，毒性加強。

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