微量元素对人类的益处及作用

微量元素对人类的益处及作用1、生命元素的概念宇宙万物由多种元素组成，人体也不例外。根据元素在人体内的含量不同，可分为常量元素和微量元素两大类。常量元素和微量元素是人类赖以生存的必需元素，也称生命元素[21]【注】。（1）常量元素的概念和种类常量元素是指占人体总重量万分之一以上的元素[9]，也称为宏量元素，主要为碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、硫(S)、钙(Ca)、镁(Mg)、钠(Na)、钾(K)、氯(Cl)，这11种常量元素都是人体生命活动所必需的元素。（2）微量元素的概念和种类微量元素是指人体总重量万分之一以下的元素[9]，如锌(Zn)、铜(Cu)、锰(Mn)、铬(Cr)、硒(Se)、钼(Mo)、钴(Co)、氟(F)等，也可称为痕量元素。微量元素包括必需微量元素和非必需微量元素两类。必需微量【注】本书中提及的生命元素（常量元素与微量元素）均为对人体健康有益及生命活动必需要的常量元素与微量元素。元素是指人类生命过程中的生理代谢必需的微量元素，包括铁、锌、铜、锰、铬、钼、钴、硒、镍、钒、锡、氟、碘、锶、铷、砷、硅、硼。2、生命元素对人体的重要性生命元素不仅对人体的能量转换、激素的合成、大脑的思维记忆、视力的灵敏度等都有密切关系，而且参与体内的各种代谢、催化，细胞的分裂、繁殖与肌体的生长发育过程，还影响内分泌、免疫功能与遗传等，在人类生命活动中是不可或缺的。生命元素在人体内的主要作用包括：（1）生命元素是人体各组织、器官的组成成分。（2）生命元素维持体液平衡，协助其他营养发挥作用，维护机体健康。（3）有效参与肌体中多种酶的活动。其中，锌与两百多种酶有关，铁与几十种酶有关，锰和铜亦与数十种酶等有关，钼与黄嘌呤氧化酶等有关。（4）参与肌体中氧与养分的输送。例如，氧可与含有铁元素的血红蛋白结合后随血液流送到大脑和全身，铁元素担负着运载氧的任务。（5）组成人体某些激素并参与生命活动。充分发挥调节人体血糖浓度的激素——胰岛素的功能，需要微量元素铬、锰共同参加。（6）参与包括糖、脂肪等几乎所有的代谢过程。（7）生命元素也是维生素、蛋白质和核酸的成分。3、生命活动必须常量元素的生理功能（1）碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)碳、氢、氧、氮是构成碳水化合物、蛋白质、脂肪等的主要成分，占人体总重量的96%以上，主要以有机物质形式存在。硫也是组成有机质的元素，占人体总重量的0.25%左右。正常成人体内含硫元素约为175g，大部分是以含硫的氨基酸(即半胱氨酸)和甲硫氨酸形式存在[22]。（2）磷(P)成年人体内磷的含量约为700克，80%以不溶性磷酸盐的形式沉积于骨骼和牙齿中，其余主要集中在细胞内液。它是细胞内液中含量最多的阴离子，是构成骨质、核酸的基本成份，既是肌体内代谢过程的储存能量和释放能量的物质，又是细胞内的主要缓冲剂。（3）钙(Ca)钙占人体体重的1.7%左右。其中，99%以羟基磷酸钙的形式存在于骨骼和牙齿中，1%存在于血液中。离子态的钙可促进凝血酶原转变为凝血酶，促进伤口处的血液凝固。在其它多种生理过程也都有着重要作用，如在肌肉的伸缩运动中，它能活化ATP酶，保持肌体正常运动。钙还是良好的镇静剂与镇痛剂，它有助于神经刺激的传达、神经的放松，甚至可以代替安眠药使你更容易入眠；能帮助减少疲劳、加速体力的恢复。钙还能降低细胞膜的渗透性，防止有害细菌、病毒或过敏原等进入细胞内部。（4）镁(Mg)镁在人体中含量约为体重的0.05%，是生物必需的营养元素之一。人体中50%的镁沉积于骨骼中，其次在细胞内部，只有2%在血液中。镁、钙同样具有保护神经的作用，是良好的镇静剂。镁是降低血液中胆固醇的主要催化剂，能防止动脉粥样硬化。镁又是包括人在内的哺乳类动物体内多种酶的活化剂。人体中每一个细胞都需要镁，它对于蛋白质的合成、脂肪和糖类的利用及数百组酶系统都有重要作用。因为多数酶中都含有维生素B6，维生素B6必须与镁结合，才能被充分的吸收、利用。（5）钠(Na)、钾(K)、氯(Cl)钠、钾、氯是人体内的常量元素（宏量元素），分别占体重的0.15%、0.35%、0.15%，其中，钾主要存在于细胞内液中；钠则存在于细胞外液中；氯在细胞内、外体液中都存在。这三种物质能使体液维持接近中性，决定组织中水分的多与少。钠在体内起钠泵的作用，调节渗透压，给全身输送水分，使养分从肠中进入血液，再由血液进入细胞中；钾有助于神经系统传达信息；氯用于形成胃酸。这三种物质每天均会随尿液、汗液排出体外，健康人每天的摄取量与排出量大致相同，保证了这三种物质在体内的含量基本不变。人体内的钾和钠必须彼此均衡，过多的钠会使钾随尿液流失，过多的钾也会使钠严重流失。钠会促使血压升高，因此、摄入过量的钠会患高血压症，而且具有遗传性。钾可激活多种酶，对肌肉的收缩非常重要，没有钾，糖将无法转化为能量或贮存在体内的肝糖中（为新陈代谢提供能量的物质），使肌肉无法伸缩，就会导致麻痹或瘫痪。此外细胞内的钾与细胞外的钠，在正常情况下能形成均衡状态，当钾不足时，钠会带着许多水分进入细胞内使细胞胀裂，形成水肿。缺钾还会导致血糖降低。没有充足的镁会使钾脱离细胞，排出体外，从而导致细胞产生缺钾，使心脏停止跳动[23]。4、生命活动必须微量元素的生理功能（1）被称为“造血之王”的微量元素——铁(Fe)铁是人体内含量最多的微量元素，主要以铁卟啉络合物(血红素)形式存在。铁主要参与血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素氧化酶及触酶的合成，并与多种酶的活性有关。铁是血红蛋白的主要成分，血红蛋白中的铁约占体内总量的65～70%，血红蛋白约占红细胞蛋白质的99%以上；铁能参与肌红蛋白的合成，肌红蛋白中的铁约占体内总量的4～6%，肌红蛋白与氧的亲合力强于血红蛋白，在横纹肌和心肌中起氧储存作用，缺氧时可释放氧以满足肌肉收缩的需求；约25%铁以铁蛋白或含铁血红素的形式贮存在骨髓、肝、脾，还有微量成为多种酶的重要成分。人的肌体内缺铁，会影响血红蛋白、肌红白蛋的合成，使如细胞色素核糖核昔酸还原酶、琥珀酸脱氢酶等某些酶的活性降低，而这些酶与生物氧化、组织呼吸、神经递质的分解与合成有着密切关系，因此，缺铁会引起很多生理上的变化，从而导致免疫力低下、智力下降和肌体抗感染能力的下降，影响肌体体温调节能力，产生神经机能紊乱、工作效率降低等各种疾病。目前，最常见的缺铁性贫血已成为仅次于结核病的全球患病率最高、耗资最大的公共卫生问题。但是，铁摄入量过多，也会导致铁中毒，轻者呕吐、腹痛、腹泻，易困倦；重者代谢酸中毒，末梢神经衰竭，甚至死亡。（2）被称为人体功能调节剂的微量元素——铜(Cu)铜是维持人类生命健康所必需的微量元素之一。正常人体内铜的含量约100～150mg，主要存在于肝、脑、心脏、肾、小肠及中枢神经等。铜在人体内以铜蛋白的形式存在，其主要生理作用：①是细胞内氧化酶的组成部分，如精氨氧化酶、二胺氧化酶、细胞色素C氧化酶、赖氨酞氧化酶等。这些酶参与细胞内物质代谢和生物合成；②参与体内造血过程。它促进铁的吸收、运输、利用、红细胞的成熟和释放于外周血液，并影响白细胞的生成和骨髓的结构；③维持胶元蛋白和弹性蛋白的完整性和老化；④促使黑色素形成；⑤维持中枢神经系统的正常功能；⑥增强肌体免疫机能和组织修复。此外，少量的铜离子能活化含有脯氨酸或铬氨酸的短神经多钛，其中包括缓激吗啡、催产素和血管加压素。当人体处于应激状态时，这些物质增加人体的应激反应能力，使人体对疼痛的耐受力增强。人体内铜含量的降低会使神经、肌肉及肝脏等组织中的氧化代谢无法得到调节，出现动作失调、神经失常等症状。婴幼儿严重缺铜会导致发育迟缓、肝脾肿大、厌食等疾病。缺铜能使血液中胆固醇的含量迅速增加，导致冠状动脉粥样硬化而形成冠心病；缺铜能使酷氨酸丧失制造黑色素的能力，引起白癜风,白发等黑色素脱色症，并使毛发易折断和产生阶段性卷曲，甚至使患者双目失明；缺铜能影响大脑的正常发育，造成智力降低，并出现惊厥等症状；缺铜还能使铁的吸收及骨髓细胞的形成受到阻碍，血管和骨骼等组织脆性增加并导致严重的贫血。成年人严重缺铜则会出现血管破裂、内出血及骨骼变脆等疾病。孕妇缺铜则可导致羊膜早破。近代科学研究证明，人体缺铜还会导致失眠。而过量的铜会对肌体的正常代谢产生严重的影响。铜是保卫心脏血管的功臣。被称为人类“头号杀手”的冠心病，致病原因超过250种，其中最主要的是由高脂肪和高胆固醇的饮食所致。美国学者提出，膳食中缺铜是冠心病的主要祸根。人体中各种生物化学反应，比如体温条件下氧和氢结合成水就是在铜的介质作用下进行的。铜还是数种氧化酶的重要成份，这些酶的功能是参与氧化还原反应、组织代谢，促进铁的吸收利用、红细胞生成，保持骨骼和胶原组织正常结构和功能，维持血管结构的完整性和血管壁的弹性。专业成绩优秀的大学生比成绩低下者头发中锌、铜含量高，碘、铅、镉含量低。铜元素主要分布于人体组织和器官，50%在肌肉、骨骼，余部在肝、脑、心、肾和胰组织中。经胃肠吸收在肝中合成铜兰蛋白，供肌体使用。血清铜受年龄、时间、运动、妊娠等影响，随年龄大而升高，一天早、晚血清铜低，中午血清铜高，运动、应激、妊娠时血清铜高。（3）被称为“生命之花”的微量元素——锌(Zn)锌是人体生长、发育不可缺少的微量元素之一，主要存在于人体骨骼、皮肤、性腺、脑垂体、胰腺和肝脏中。锌是核糖核酸聚合酶和脱氧核糖核酸聚合酶呈现活性的必需物质，是合成胰岛素所必需的元素，锌是许多酶的组成成分，会影响某些非酶的有机分子配位基的结构构型，广泛参与糖类、脂类、蛋白质和核酸的合成与降解等代谢过程。锌还是人体海马回(位于人脑控制学习和记忆活动的中枢，主要负责形成和储存长期记忆)的重要微量元素，与记忆和智力有关。锌能影响人体的生长发育、免疫防卫、创伤愈合、生殖生育，能促进性器官发育、促进食欲、促进细胞正常分化和发育，参与维生素A和视黄醇结合蛋白的合成，在核酸合成中起重要作用，参与肌体免疫功能，影响维生素C的排泄量，与脂肪酸和维生素E有协同作用。锌的生物配合物是良好的缓冲剂，可调节体液的pH值。在人体生长发育旺盛的时期特别需要锌。人体缺锌会引起如侏儒症、糖尿病、高血压、生殖器及第二性征发育不全、男性不育等许多疾病。表现为生长发育迟缓、智力及性功能低下、免疫力降低、骨髓发育障碍、贫血；儿童缺锌会导致食欲不良、厌食拒食，青少年会造成食欲减退、青春期迟缓。急性锌缺乏会引起肠原性肢体皮炎，表现为甲沟炎、脱发、腹泻、口腔炎，肛门、外生殖器等部位出现皮炎及精神过敏、食欲不佳，严重生长停滞等。锌过量会引起中毒，出现呕吐、肠功能失调、腹痛、便血、脉率增快、血压下降等症状，也会导致肠道坏死和引起溃疡，甚至胃穿孔引起腹膜炎、休克而死亡。（4）具有重要生理功能的微量元素——钴(Co)钴是维生素B12分子的一个必要组分，维生素B12及其衍生物参与DNA和血红蛋白的合成、氨基酸的代谢等生化反应，在体内可形成一价、二价、三价钴配合物，并起电子传递的作用。钴对铁的代谢、血红蛋白的合成、红细胞的发育成熟以及蛋白质、脂肪、糖类代谢等具有重要的作用。钴能激活造血功能、扩张血管、降低血压，参与合成人体中的维生素B12，抑制恶性肿瘤细胞的生成。缺钴是导致高血脂、冠心病、糖尿病的原因之一。实验观察表明，心血管疾病和贫血病人，头发中钴的含量都明显低于相当年龄的健康人。但钴过量可引起红细胞过多症，还可引起胃肠功能紊乱，耳聋、心肌缺血。（5）长寿微量元素——锰(Mn)锰是人体必需的微量元素之一，是多种重要生物酸的活动中心、激活剂或辅基。锰是多种酶系统包括丙酮酸氢化酶、超氧化物歧化酶、精氨酸酶、锰特异性的糖基转移酶和磷酸烯醇、丙酮酸羧激酶的成分之一，是正常骨结构所必需的组成成分。锰能促进骨骼的生长发育，保护细胞中细粒体的完整，保持正常的脑功能；改善人体对铜的利用，参与造血过程、改善造血功能；激活羧化酶、磷酸化酶等，维持正常的糖代谢和脂肪代谢，能有效促进人体的生长、发育、繁殖和内分泌系统活动。1993年，日本科学家发现锰具有抗衰老的功能，维持人体锰元素水平可使人长寿。人体缺乏锰，可影响生殖能力，致使后代先天性畸