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1、最新精品资料化学保 健 与 化 学健康长寿是人类的共同愿望。许多资料表明，危害人类健康的疾病都与体内某些元素的平衡失调有关。因此，了解生命元素的功能，并正确理解饮食、营养与健康的关系，树立平衡营养观念，对于预防疾病、增强体质、保持健康具有重要意义。人体内的化学元素概述一、人体中化学元素的分类存在于人体内的元素大致可分为必需元素（按其体内的含量不同，又可分为常量元素和微量元素）、非必需元素和有毒（有害）元素三种。人体内大约含30多种元素，其中有11种为常量元素，如碳、氢、氧、氮、硫、磷、氯、钙、镁、钠等，约占99.95，其余0.05为微量元素或超微量元素。必需元素主要指以下四类：（1）生命过程的
2、某一环节需要该元素的参与，即元素存在于所有健康的组织中；（2）生物体具有主动摄入并调节其体内分布和水平的元素；（3）存在于体内的生物活性化合物的有关元素；（4）缺乏该元素时会引起生化生理变化，当补充后又能恢复的元素。哪些是构成人体的必需元素呢？19世纪初，化学家开始分析有机化合物，清楚地认识到活组织主要由碳、氢、氧和氮4种元素组成。仅这4种元素就约占人体体重的96。此外，体内还有少量磷。将人体内这5种元素的化合物挥发后就会留下一些白灰，大部分是骨骼的残留物，这些灰乃是无机盐的集合，在灰里可找到普通的食盐（NaCl）。食盐不单是增进食物味道的调味品，而且是人体组织中的一种基本成分。食草动物有时为
3、了弥补食物中所缺的盐竟要舔吃盐渍地。有2030种普遍存在于组织中的元素，它们的浓度是变化的，而它们的生物效应和作用还未被人们所认识，所以称它们为非必需元素。另外一些是能显著毒害机体的元素。如血液中非常低浓度的铅、镉或汞，对人体有害，就称为有毒或有害元素。二、人体内化学元素的功能人类在漫长的进化中，逐渐形成一套摄入、排泄和适应这些元素的保护机制，即人体内的元素，维持平衡状态是经过人类长期进化形成的。许多元素是否是必需还是有害，和摄入量（即在体内的浓度）有关。每一种必需元素在体内都有其合适的浓度范围，超过或不足都不利于人体健康。例如，人们对碘的最小量为0.1毫克/天，耐受量为1000毫克/天，当大
4、于10000毫克/天时就会中毒。若人体自身用以维持稳定状态的调节机制出现障碍，便会发生疾病。有时元素的过量可能比缺乏更令人担忧，因为某个元素的缺乏易于补充，而过量往往难以排除，或排除过程中会产生副作用。另外，在生物体内还存在协同作用或拮抗作用，即一种元素促进或抑制另一种元素的生物学作用的现象。例如，铜可以促进、锌可以抑制镉的毒性和吸收。在人体中，除碳、氢、氧、硫和氮参与各种有机化合物外，其他生物元素各具有一定的化学形态和功能，这些形态包括它们的游离水合离子、与生物大分子或小分子配体的配合物，以及构成硬组织的难溶化合物等。这些元素在人体内所起到的生理和生化作用，主要有以下几个方面：（1）结构材料
5、。无机元素中钙、磷构成硬组织，碳、氢、氧、氮、硫构成有机大分子结构材料，如多糖、蛋白质等。（2）载体作用。人对某些元素和物质的吸收、输送以及它们在体内的传递等物质和能量的代谢过程往往不是简单的扩散或渗透过程，而需要载体。金属离子或它们所形成的一些配合物在这个过程中担负重要作用。如含有Fe2+的血红蛋白对O2和CO2的运载作用等。（3）激活作用。人体内约有1/4的酶的活性与金属离子有关。有的金属离子参与酶的固定组成，称为金属酶。有一些酶必需有金属离子存在时才能被激活以发挥它的催化功能，这些酶称为金属激活酶，金属离子充当了酶的激活剂。（4）调节作用。体液主要是由水和溶解于其中的电解质所组成。生物体
6、内大部分生理、生化活动是在体液中进行的，因此需要维持体液中水、电解质平衡和酸碱平衡等。存在于体液中的Na+、K+、Cl-等离子在调节体液的物理、化学特性方面发挥了重要作用。（5）信使作用。生物体需要不断地协调机体内各种生物过程，这就要有各种传递信息的系统。细胞间的沟通即信号的传递需要接受器。化学信号的接受器是蛋白质。Ca2+作为细胞中功能最多的信使，它的主要受体是一种由很多氨基酸组成的单肽链蛋白质，称钙媒介蛋白质（分子量为16700）。氨基酸中的羧基可与Ca2+结合。钙媒介蛋白质与Ca2+结合而被激活，活化后的蛋白质可调节多种酶的活力。因此Ca2+能激活多种酶起到传递生命信息的作用。钙既具有信
7、使作用，还是骨骼和牙齿的主要成分，能调控人体正常肌肉收缩和心肌收缩。如果血液中Ca2+过多，就会造成神经传导和肌肉反应的减弱，使人对任何刺激都无反应；如果血液中Ca2+太少，又会造成神经和肌肉的超常激活，即便微小的刺激，比如一个响声、咳嗽，就会使人陷入痉挛性抽搐。磷也是骨骼和牙齿的一种重要元素。体内90的磷是以磷酸根（PO43-）的形式存在的。如牙釉质中的主要成分是羟基磷灰石Ca20(OH)2(PO4)6和少量的氟磷灰石Ca20F2(PO4)6、氯磷灰石Ca10Cl2(PO4)6等。磷酸可以和有机化合物中的羟基形成磷酸脂。如ATP就是三磷酸腺苷。磷的化学控制着核糖、核酸以及氨基酸、蛋白质的化学
8、规律，从而控制着生命的化学进化。K+、Na+和Cl- 在体内的作用是错综复杂而又相互关联的。K+和Na+ 常以KCl和NaCl形式存在。K+、Na+和Cl- 的首要作用是控制细胞、组织液和血液内的离子浓度、渗透压和电解质平衡。这种平衡对保持体液的正常流通和调节、维持体内的酸碱平衡都是必要的。K+和Na+（与Ca2+和Mg2+一起）有助于使神经和肌肉保持正常应激水平。KCl和NaCl的作用还在于能使蛋白质大分子保持在溶液之中，并调节血液的粘性或稠度处于适当状态。消化食物的胃酸和其他胃液、胰液及胆汁内某些助消化化合物的形成，都有血液里的钠盐和钾盐的参与。另外，视网膜对光脉冲反应的生理过程，也依赖于
9、K+、Na+和Cl- 有适当的浓度。微量元素与人体健康关系极大、情况复杂。它们的浓度、价态、摄入肌体的途径等对人体健康都有影响。有些疾病的发生和微量元素的平衡失调关系密切。体内任何一种离子浓度失衡，都会对身体产生影响。例如，过度运动或炎热天气里大量出汗，在流失水分的同时就会带走K+、Na+和Cl-等许多离子。因此出汗太多会导致这些离子浓度下降，破坏离子平衡，使肌肉和神经反应发生异常，出现恶心、呕吐、衰竭或肌肉痉挛现象。因此，运动员在训练或比赛前后，需喝特别配制的饮料，用以补充失去的盐分。再如，缺碘会引起甲状腺肿等。微量元素还和人体免疫功能、生理缺陷、肿瘤、血液病、眼疾等有关。人体中也含有非必需
10、微量元素，甚至有害元素，如镉、汞、铅等。这和食物、水质及大气的污染关系很大。如经口腔、呼吸道吸收的镉通过血液转移后，大部分蓄积于肾脏和肝脏中，会引起肌体对有益元素锌和钙的吸收和利用的紊乱，导致骨痛病。人体中镉的主要来源是食物。人从环境摄取镉的途径及比率大致为：食品约占50，饮用水约占1，空气约占1，香烟约占46。烟草中含镉量很高，一包香烟含镉达30毫克，长期吸烟造成的人体内镉积累会对健康带来影响。营养与健康世界卫生组织给予健康的定义是：一个人只有在躯体健康、心理健康、社会适应良好和道德健康四个方面健全，才是健康的人。我们平时常讲的身体健康一般指人体生理上的健康，要求能抵抗一般性感冒和传染性疾病
11、等。改善营养是增强民众体质的物质基础，人民的营养状况是衡量一个国家经济和科学文化发达程度的标志。近代营养学是在生理学和生物化学的基础上逐渐形成的一门综合性学科。营养学研究不同人的不同营养要求，以便使儿童发育健壮、聪明，使成年人精力充沛，使老年人健康长寿。营养素就是食物的组分，主要包含糖类、脂肪、蛋白质、维生素、无机盐和水等六类物质。兹将人体需要的主要营养素简介如下：1糖类糖类包括葡萄糖、果糖、乳糖、淀粉、纤维素等，它们是人体重要的能源和碳源。糖分解时释放能量，供生命活动的需要。糖代谢的中间产物又可以转变成其他的含碳化合物如氨基酸、脂肪酸、核苷等。糖的磷酸衍生物可以生成DNA、RNA、ATP等重
12、要的生物活性物质。植物光合作用产生的糖类是动物的重要营养来源，因为动物体自身没有产生这些糖类的机能。2脂肪脂肪属于类脂物质。类脂包括的范围很广。这些物质在化学组成和化学结构上有很大差异，但是它们都有一个共同的特性，即不溶于水、易溶于乙醚、氯仿、苯等非极性溶剂中。脂类具有重要的生物功能，它是构成生物膜的物质。类脂物质（主要是油脂）是代谢所需燃料的贮存形式和运输形式。人们吃的动物油脂（如猪油、牛油、羊油、鱼肝油、奶油等）、植物油（如豆油、菜油、芝麻油、棉子油等）和工业、医药上用的蓖麻油和麻仁油等都属于类脂物质。动物（包括人类）腹腔的脂肪组织、肝组织、神经组织和油料作物种子中的脂质含量都很高。 脂肪
13、酸是生物体的重要能源。由它组成的甘油三酯（三脂酰甘油）可在动物的脂肪组织、植物种子果实中大量储藏。动物性食物的脂类主要是甘油三酯。最普通的脂肪是烹饪用的油脂如猪油、豆油、菜籽油、花生油、麻油和肥肉等。每种食物也都含有或多或少的脂肪。脂肪的主要功能是供给人类生活所需的能量及促进脂溶性维生素的吸收。体重为70千克成人贮存的脂肪可产生2008320千焦的能量，而贮存的蛋白质和葡萄糖相应可产生105000和168千焦的能量。脂肪的热值较高，在体内氧化1克脂肪所产生的热量为39千焦，是蛋白质或糖的23倍。脂肪虽是营养素成分之一，但人类的一些疾病如动脉粥样硬化、脂肪肝等都与脂类代谢紊乱有关。3蛋白质蛋白质
14、是细胞结构里最复杂多变的一类大分子，它存在于一切活细胞中。蛋白质（Protein）是头等重要的意思。所有蛋白质都含有C、N、O、H元素，大多数蛋白质还含有如Fe、Cu、Zn等其他元素。多数蛋白质的分子量在1.2万100万之间。蛋白质是氨基酸的聚合物，水解时产生的单体叫做氨基酸。蛋白质的种类繁多，功能迥异，各种特殊功能是由蛋白质分子里氨基酸组合和顺序决定的。蛋白质的营养价值决定于所含的氨基酸种类和数量。人体必需的氨基酸有8种赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和缬氨酸。凡含有全部必需氨基酸、能维持生命正常生长的蛋白质（当然在其他营养素适当的情况下）称为完全蛋白质；缺少一种或
15、一种以上必需氨基酸的蛋白质称不完全蛋白质。蛋白质是构成肌体组织（特别是肌肉）的重要部分，日常食用的豆腐、大豆、瘦肉、鱼、蛋白、奶等都含较多的蛋白质。人们膳食中的蛋白质有很大一部分是由米、麦等粮食中得来的。加入少量鸡蛋蛋白可提高大豆蛋白质的生理价值。 人体若缺少必需蛋白质，就会导致生长发育迟缓、体重减轻、容易疲劳、对传染病抵抗力下降、病后难恢复，甚至贫血、营养不良性水肿等疾病。实验表明，一个体重60千克的成年人，按从事劳动的轻重不同，每天约需补充80120克蛋白质。若以60克为需要的最低量，大约2升牛奶便可提供此量。肉、蛋、奶等动物性食品和许多植物性食品中都含有丰富的蛋白质。各种农作物中，大豆的
16、蛋白质含量最高。营养学认为，动物蛋白在总蛋白量中至少占1/3，若达不到时可尽量多吃些豆制品，使两者加起来达到总蛋白的1/3到1/2。在一定意义上说，蛋白质在粮食中所占的比重越高，则这种粮食质量也就越好。4维生素维生素是维持正常生命过程所必需的一类有机物。需要量很少，但对维持健康十分重要。维生素不能供给机体热能，也不能作为构成组织的物质，其主要功能是通过作为酶的成分调节机体代谢。长期缺乏任何一种维生素都会导致某种营养不良症及相应的疾病。人类的保健、儿童的发育都需要维生素。人类每天必须从膳食（或维生素制剂）中摄入一定量的维生素，参阅表42。不同年龄或职业的人对维生素的需求量是不同的。例如化工厂和高温车间工人需要较多的维生素C，老年人需求维B较多，需要视力集中的人（如射手、领航员、精密机器
