人體由化學(xué)元素組成。各種元素在人體中的含量不完全相同,同一個人也因年齡不同、飲食不同和其他生活條件不同而有差異。但從人的生理和化學(xué)成分的分析、統(tǒng)計,平均而言,有11種對成人是常量必需元素,它們是氧、碳、氫、氮、鈣、磷、鉀、硫、鈉、氯、鎂。它們占人體體重的百分?jǐn)?shù)和在人體組織中的分布列于表7.4.1中。
表7.4.1 人體必需的常量元素
元素 | 占體重百分?jǐn)?shù) | 在人體組織中的分布 |
O | 64.30 | 水、體液、肌肉、脂肪、器官 |
C | 18.00 | 肌肉、脂肪、器官 |
H | 10.00 | 水、體液、肌肉、脂肪、器官 |
N | 3.00 | 肌肉、器官 |
Ca | 2.00 | 骨骼、牙、肌肉、體液 |
P | 1.00 | 骨骼、牙、磷脂,磷蛋白 |
K | 0.35 | 細胞內(nèi)液 |
S | 0.25 | 含硫氨基酸、頭發(fā)、指甲、皮膚 |
Na | 0.15 | 細胞外液、骨 |
Cl | 0.15 | 胃腸道、腦脊液、細胞外液 |
Mg | 0.05 | 骨、牙、軟組織、細胞內(nèi)液 |
人體必需的微量元素有18種,這里所指微量是指在人體中含量低于0.01%(有報道,Si稍高,約0.025%),它們是硅、鐵、氟、鋅、銅、釩、錫、硒、錳、碘、鎳、鉬、鍶、砷、溴、硼、鉻、鈷。它們在體內(nèi)起著重要的作用。例如鐵在體內(nèi)參加血紅蛋白、肌紅蛋白、細胞色素及一些酶的合成,參與呼吸及生物氧化過程,幫助體內(nèi)氧的運輸。鐵在人體中的分布較廣,以肝和脾含量最高,其次為腎、心和腦。鋅參與很多金屬酶、RNA和DNA等的合成,鋅和胰島素活性有關(guān),鋅促進性器官發(fā)育、維持正常的性功能,促進創(chuàng)傷愈合和組織再生。硒是很強的抗氧化劑,參與輔酶A和輔酶Q的合成,硒可以保護眼睛使視力敏銳,硒還可抑制癌癥的發(fā)生和發(fā)展。錳是許多酶的重要活化劑,增強許多代謝反應(yīng),促進生長發(fā)育,增強內(nèi)分泌功能,調(diào)節(jié)神經(jīng)應(yīng)激能力。鈷是維生素B12的組成成分,對刺激紅細胞生成有重要作用。據(jù)研究,上述這些元素是維持人體正常的生理活動所必需,但切記,不是說它們含量越多越好。
非必需元素有銣、鋁、鋇、鈦、鈮、鋯等。其中鋁、鈦和鋇等在自然界分布甚廣,在人們的生活過程中會進入人體。例如明礬的成分是KAl(SO4)2·12H2O,明礬常用來澄清飲用水,炸油條加少許明礬會更酥脆,日常生活用鋁質(zhì)炊具,鋁在人體中的生理作用以及允許的適量范圍有待生物化學(xué)家精確的研究。
有毒元素,即對人體健康有害的元素,有鎘、汞、鉛、鉍、銻、鈹?shù)?種。對這些元素要盡量避免吸入人體。
化學(xué)家在了解人體中所含的各類化學(xué)元素時,不要只停留在元素的品種和含量上,還要了解這些元素在人體中所起的功能,過多或過少會有什么樣的害處,要了解這些元素是以什么樣的化合物通過什么途徑進入人體,在人體中會起什么樣的化學(xué)變化等情況。例如,C和O都是人體必需的最大量的元素,從表7.4.1可知,它們共占人體重量的82.3%,人們的飲食、呼吸和排泄就有大量的C和O進出人體,其中CO2在人體的生理活動中占有極重要的地位。但是若空氣中含有CO,被吸入體內(nèi),CO分子就會和血紅素中的Fe結(jié)合成Fe=CO結(jié)構(gòu),阻止它再和氧氣結(jié)合成的結(jié)構(gòu),血液失去了載氧功能,人體就會因煤氣中毒而死亡。又如,汞是有毒元素,可是牙科醫(yī)生常用汞齊合金補牙,直接將有毒元素放到嘴里,長期和它相處未見中毒。汞的毒性表現(xiàn)在汞蒸氣,當(dāng)它經(jīng)呼吸道進入人體,會經(jīng)過血液到達腦部,損害腦組織;汞的化合物甲基汞(Hg-CH3)、二甲基汞(H3C-Hg-CH3)和乙基汞(Hg-C2H5)等有機汞都是劇毒物質(zhì),可經(jīng)皮膚、消化道和呼吸道進入體內(nèi),破壞腦、肝和腎等器官的功能,要切實地防止這類化合物的中毒。汞齊合金不會產(chǎn)生汞蒸氣,不會滲出進入血液,也不會轉(zhuǎn)化為烷基汞,所以是無毒的、安全的。