元素週期/元素和人體健康
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) | 血漿濃度(μmol/L) | 主要部位 |
鐵 | Fe | 2 800-3 500 | 10.75—30.45 | 紅細胞、肝、骨髓 |
氟 | F | 3 000 | 0.63—0.79 | 骨骼、牙齒 |
鋅 | Zn | 2 700 | 12.24—21.42 | 肌肉、骨骼、皮膚 |
銅 | Cu | 90 | 11.02—23.6 | 肌肉、結締組織 |
釩 | V | 25 | 0.20 | 脂肪組織 |
錫 | Sn | 20 | 0.28 | 脂肪、皮膚 |
硒 | Se | 15 | 1.39—1.9 | 肌肉(心肌) |
錳 | Mn | 12—20 | 0.15—0.55 | 骨骼、肌肉 |
碘 | I | 12-24 | 0.32—0.63 | 甲狀腺 |
鎳 | Ni | 6—10 | 0.07 | 腎、皮膚 |
鉬 | Mo | 11 | 0.04—0.31 | 肝 |
鉻 | Cr | 2-7 | 0.17—1.06 | 肺、腎、胰 |
鈷 | Co | 1.3-1.8 | 0.003 | 骨髓 |
溴 | Br | <12 | ||
砷 | As | <117 | 頭髮、皮膚 | |
矽 | Si | 18 000 | 15.31 | 淋巴結、指甲 |
硼 | B | < 12 | 3.60—33.76 | 腦、肝、腎 |
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。
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。