朱英潔
化學(xué)元素是具有相同核電荷數(shù)(核內(nèi)質(zhì)子數(shù))的一類原子的總稱。根據(jù)含量不同,人體中的化學(xué)元素可分為大量元素(含量>0.01%)和微量元素(含量<0.01%)。其中,氧(O,65%)、碳(C,18%)、氫(H,10%)、氮(N,3%)、鈣(Ca,1.5%)、磷(P,1%)、鉀(K,0.35%)、硫(S,0.25%)、鈉(Na,0.15%)、氯(Cl,0.15%)、鎂(Mg,0.05%)這11種元素組成了大量元素,其余為微量元素。
碘(I)、鋅(Zn)、硒(Se)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、鈷(Co)及鐵(Fe)等8種微量元素是人體必需的,它們參與了人體的生命活動(dòng),保障了人體的正常運(yùn)行,含量過多或過少都將影響身體健康。
研究表明,同一種化學(xué)元素在人體中不同部位的含量是不同的。例如鐵(Fe)主要分布在血液中,碘(I)主要分布在甲狀腺。此外,同一種化學(xué)元素在人體中的含量會(huì)隨年齡增長發(fā)生變化,例如鈣(Ca)、鐵(Fe)、鋅(Zn)和銅(Cu)的含量在逐漸減少。
“一方水土養(yǎng)一方人”,由于土壤、地質(zhì)、氣候、水文等條件不同,食物和環(huán)境中的化學(xué)元素具有明顯差異,因此不同地區(qū)的人,體內(nèi)化學(xué)元素含量也不同。
鉀(K)、鈉(Na)、氯(Cl)是人體內(nèi)重要的電解質(zhì)。其中,鉀主要存在于細(xì)胞內(nèi)液中,鈉則存在于細(xì)胞外液中,而氯在細(xì)胞內(nèi)、外體液中都存在。這3種元素共同參與調(diào)節(jié),能使體液維持接近中性,而且決定了組織中水分的多少。同時(shí),它們對(duì)于內(nèi)分泌也非常重要,氯用于形成胃酸,鉀有助于神經(jīng)系統(tǒng)傳達(dá)信息,而且鉀可激活多種酶,對(duì)肌肉的收縮非常重要。
人體大量元素和必需的微量元素示意圖
人體中化學(xué)元素含量的餅狀圖
氧(O)、碳(C)、氮(N)、氫(H)、硫(S)和磷(P)是構(gòu)成人體中蛋白質(zhì)、脂肪、糖類等物質(zhì)最基本的化學(xué)元素。例如,碳是生物大分子的基本骨架,每一個(gè)單體(如氨基酸)都以若干相連的碳原子構(gòu)成的碳鏈為基本骨架,再由許多單體構(gòu)成多聚體(如蛋白質(zhì))。蛋白質(zhì)、核酸、多糖(如淀粉)等都屬于生物大分子。而脂肪雖然不屬于生物大分子,但它的基本骨架也是碳鏈。
細(xì)胞外液是指人體內(nèi)存在于細(xì)胞外的體液。主要包括組織液(組織間隙液的簡稱)、血漿(血液的液體部分)和淋巴液、腦脊液等,占體液總量的1/3。人體內(nèi)的細(xì)胞外液構(gòu)成了體內(nèi)細(xì)胞生活的液體環(huán)境,這個(gè)液體環(huán)境叫作人體的內(nèi)環(huán)境。
細(xì)胞內(nèi)液是機(jī)體細(xì)胞總體所含的體液,主要包括細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、核液、細(xì)胞器的基質(zhì)的細(xì)胞液,占體液總量的2/3。
細(xì)胞外液與細(xì)胞內(nèi)液共同組成了人體內(nèi)的體液。需要注意,汗液、尿液、消化液、淚液等雖然來自于體液,但它們只是在體內(nèi)暫存,能與外界直接接觸,不屬于體液。
在人體內(nèi),鈣(Ca)元素99%以羥基磷酸鈣的形式存在于骨骼和牙齒中,血液中占0.1%。離子態(tài)的鈣可促進(jìn)凝血酶原轉(zhuǎn)變?yōu)槟福箓谔幍难耗?。鈣在其他多種生理過程都有重要作用,例如:在肌肉的伸縮運(yùn)動(dòng)中,它能活化ATP酶(三磷酸腺苷酶),保持肌體正常運(yùn)動(dòng);有助于神經(jīng)刺激的傳達(dá)和放松;降低細(xì)胞膜的滲透性,防止有害細(xì)菌、病毒或過敏原等進(jìn)入細(xì)胞中;幫助人們減輕疲勞、加速體力恢復(fù)。
體液的組成示意圖
鎂(Mg)也是生物必需的化學(xué)元素之一。人體中的鎂50%沉積于骨骼中,其次在細(xì)胞內(nèi)部,血液中只占2%。鎂和鈣一樣具有保護(hù)神經(jīng)的作用,是很好的鎮(zhèn)靜劑。嚴(yán)重缺鎂時(shí),會(huì)使大腦思維混亂、喪失方向感、產(chǎn)生幻覺,甚至精神錯(cuò)亂。鎂是降低血液中膽固醇的主要催化劑,又能防止動(dòng)脈粥樣硬化,所以攝入足量的鎂,可以防治心臟病。鎂又是人和哺乳類動(dòng)物體內(nèi)多種酶的活化劑。人體中每一個(gè)細(xì)胞都需要鎂,它對(duì)于蛋白質(zhì)的合成、脂肪和糖類的利用及數(shù)百組酶系統(tǒng)都有重要作用。
鈷(Co)元素是維生素B12的重要組成部分,它對(duì)蛋白質(zhì)、脂肪、糖類代謝,血紅蛋白的合成都具有重要的作用,并可擴(kuò)張血管、降低血壓。但鈷過量可引起紅細(xì)胞過多癥,還可引起胃腸功能紊亂、耳聾、心肌缺血。
元素存在于地球的每個(gè)角落,構(gòu)成世間萬物。在認(rèn)識(shí)元素的過程中,我們發(fā)現(xiàn)了生命的神奇。關(guān)于元素更多的神奇力量,等待著我們?nèi)ダ^續(xù)探索!
(責(zé)任編輯 / 張麗靜? 美術(shù)編輯 / 周游)