2017_2018学年高中化学第一章关注营养平衡第四节维生素和微量元素微量元素的功效素材新人教版选修1

1、微量元素与人体健康1、微量元素与生长发育铁、铜、锌、镒形成的酶和碘形成的甲状腺素，均有促进生长发育的作用，缺乏，均引 起生长发育的停滞，补充，可以加速生长发育和体重的增长，增强体质。缺锌：可发生先天性畸形缺铜：小脑发育不全，大脑萎缩，贫血。缺碘：先天性可汀病，甲状腺肿，呆小症。由于微量金属元素在体内缺乏或过量而引起的病症如下表：儿系缺乏时的病症积累过多时病症铁贫血血色素沉积症，损害基因的氧化作用铭糖尿病，动脉硬化致肺癌铜贫血神经失常。动作震荡（威尔逊病）锌发育停滞，抑制性成熟，降低免疫功能致胃癌银血红蛋白和红细胞减少致肺癌及鼻窦癌钻恶性贫血红血球增多症镒骨骼变态，关节脆弱运动失调，震颤性麻痹症

2、（帕金森症）镁痉竽麻木钙骨骼变态胆结石，白内障，影响心脏血液流通2、微量元素与内分泌、免疫和感染1）微量元素不足或过多，都会干扰内分泌的功能。2）缺锌铜降低脑垂体、肾上腺内分泌 3）缺铭影响胰腺的分泌等等微量元素和内分泌的相互关系l丘脑F部微;1| 释放激素星二垂体前叶元1促激素素二靶腺1激素,外国器宜组织4）微量元素与感染和免疫微量元素的含量变化既影响着人体也影响着微生物。机体的铁铜锌等微量 元素的不足和过多，均可减弱免疫机制，降低抵抗力，助长细菌感染。因此， 机体需要一个“营养免疫”的适宜的微量元素浓度。3、微量元素与心血管、血液系统? Zn/Cd比值增大，抑制高血压的发生? Zn/Cu比

3、值增大，诱发冠心病? 缺Cu可引起高尿酸血症? Cr、Mn Se可防治动脉粥样硬化? Si可维持动脉内膜完整、通透性、弹性? Li、Sr等可降低心血管疾病的死亡率? Fe、Cu、Zn等影响创伤的愈合4、微量元素与神经系统? 缺铁可以引起行为的改变? 缺碘可以引起中枢神经的系统的病变? 缺锌儿童智力发育不良? 缺铜可以引起大脑皮质萎缩，智力降低? 缺Li、Co会影响智力的发展? 铅镉镒量过多干扰智力的发育5、微量元素与肿瘤微量元素不能由人体组织合成，环境中微量元素的分布和含量，直接影响人的摄入量和 体内的储存量，不同的摄入量和储存量影响着人的健康状况， 同样影响着人的肿瘤的发生和 发展，同时具有

4、地理和地域性的分布特征。6、微量元素协同与拮抗作用镒能促进铜的利用，铜能加速铁的吸收和利用，铁、镒、铜、钻有生血协同作用。镉能减少锌的吸收和生物学功能，锌能拮抗镉的毒性； 铜能拮抗铝的毒性；硒能拮抗镉的毒性，神能减弱硒的毒性，而钻能增强硒的毒性。铁和镒既能相互干扰在消化道的吸收过 程，又能协同生血效果。7、微量元素的安全范围微量元素浓度一一生物相关图8、各元素概述1）人体中的水、蛋白质、酶、核酸除硅以外的11种宏量元素在人体内的质量分数达到0.9998 ,其中氧、碳、氢和氮共为0.966 ,它们和磷、硫一起组成了人体最基本的营养物质：水、糖、蛋白质、脂肪和核酸等。水：在人体内的质量分数为0.6

5、5 ,存在于所有组织和器官中。水分子有强极性，介电常数大，是极好的溶剂，体内许多物质都溶解或悬浮在水中。生物体通过水从外界吸取养分，并输送到全身，藉以维持生命蛋白质：体细胞中最重要的有机物质之一。除含有碳、氮、氧、氢外，还有少量的硫，有时还含有磷、铁、锌、铜、镒和碘。凡是构成生物体的结构物质（如：肌肉蛋白）、加速体内化学反应的生物催化剂?酶、调节生理作用的肽类激素、 运输氧的载体 ?血红蛋白、抗体以及病菌、病毒等，其本质皆为蛋白质。可以说，没有蛋白质就没有生命。金属离子和 蛋白质组成生物配合物后， 金属离子影响蛋白质的电子结构和反应能力，并对蛋白质结构起稳定作用。酶：由氨基酸组成的一类具有催化

6、性和高专一性的特殊蛋白质，其生物功能是用作生物催化剂。有金属离子参加催化反应的酶称为金属酶，现在已对锌、 铁、铜、镒、铝、镁、钻、 钙、钾和钠等金属离子与酶的作用进行了大量的研究。核酸：生物遗传的物质基础， 是一类重要的生物大分子。 在体内它常与蛋白质结合成为 核蛋白。核酸降解可产生多个核甘酸。 二价的镁离子、镒离子等可通过酶的作用影响核酸的 复制、转录和翻译过程。2）以下是一些宏量金属元素的生物功能的初步介绍：? 人体中的钾钠钙镁钠和钾： 钠、钾时肌肉及血液的主要成分，和氯离子的主要生理作用是维持体液的解 离平衡、酸碱平衡和渗透平衡。钠离子和钾离子之间的主要差别是它们的离子半径和水合能 差异

7、很大，这对于生物体系而言是本质的。因此，钠离子主要存在于细胞间质和外液，钾离子主要存在于细胞内液。 钠在血液中较钾为多， 而在乳汁中则相反。 钠离子的主要功能是调 节体液的渗透压，保持细胞内的最适水平衡。钠、钾离子还能使肌纤维松弛。这一作用与钙的使肌纤维收缩呈拮抗作用，从而调节肌肉的收缩。钙：钙是构成植物细胞壁和动物骨骼的重要成分。人体内钙的99蛤在于骨骼和牙齿中，其余主要分布于体液内，以参与某些重要的酶反应。在维持心脏正常收缩、神经肌肉兴奋性、 凝血和保持细胞膜完整性等方面起重要作用。钙最重要的生物功能是信使作用，细胞内的信号传递依靠细胞内外钙离子的浓度差。如细胞兴奋时，钙离子内流，使其浓度

8、升高。当钙离 子的转运调节发生异常时，就产生病理性反应。在研究硅肺病的成因时，就发现巨噬细胞内 钙离子升高和硅肺病的发生有平行关系。镁：镁半数存在于骨骼中，且调节许多重要生物学过程，虽然其机理目前尚不完全清楚。镁对蛋白质生物合成的所有阶段是必不可少的，在葡萄糖的氧化过程和细胞膜的能量转换中都需要有镁离子参加。另一个有镁参与的重要生物过程是光合作用，在此过程中含镁的叶绿素捕获光子，并利用此能量固定二氧化碳而放出氧气，植物结实过程也必须有镁的存在。此外，镁离子还有镇静作用，往血液中注射镁盐可以引起麻醉。钙和镁虽然同属碱土金属，又均为宏量元素，但在生物学中仍有较大差别，如：在血浆和其它体液中，钙离子

9、浓度高，镁离子浓度低，而在细胞内则相反。又如在蛋白质的生物合 成中，钙离子常常直接与酶分子结合，并引起其构象变化（如：钙离子激活葡萄球菌核酸酶就是一例），可是镁离子只与底物作用而不与酶作用。钙离子的半径为99 pm比镁离子的66 pm大得多，因此钙离子的电荷密度比镁离子低得多，钙离子的取代反应速率比镁离子快 得多。?人体中的 Zn、Cu、Fe、Mo Co锌：锌是构成多种蛋白质分子的必需元素。已发现的锌酶有数百种，它们参与糖类、脂 类、蛋白质和核酸的合成与降解等代谢过程。人体内含锌量为1.4 g2.4 g。锌的生物配合物是良好的缓冲剂，可调节体液的pH值。锌能影响细胞分裂、生长和再生，对儿童有重

10、要营养功能，缺锌影响发育、智力和食欲。侏儒症也和缺锌有关。铜：铜化合物有毒，但微量铜是必需元素。一价和二价铜离子存在于十余种酶中，它的主要功能与铁相似， 起着载氧色素和电子载体的作用。铜参与造血过程及铁的代谢，参与一些酶的合成和黑色素合成。 对于脊椎动物在铁的代谢和氧的输送过程中，铜是必需。高锌低铜的饮食干扰了胆固醇的正常代谢，易诱发冠心病。铜也影响着植物体内酶的活性和氧化还原过程。禾本作物缺铜，叶尖变白色，阻碍其生长和结实，并降低产量。铁：动物体内血红蛋白中的铁具有固定氧和输送氧的功能，亚铁离子是血红蛋白的中心，它除与吓咻环的四个氮原子结合外，第五个位置为蛋白质中组氨酸的一个咪陛氮原子所占，

11、 第六个位置可逆地与氧分子或水分子配位，铁离子周围蛋白质的排列及强场配体氧分子的作用，使血红蛋白氧合后形成亚铁离子的低自旋配合物，以保证亚铁离子与氧气配位后而不被氧化。在过氧化氢酶和氧化酶中铁保持正三价态。钻：钻对铁的代谢、血红蛋白的合成和红细胞的发育成熟等有着重要的作用。钻的主要功用是作为维生素 B12的必需组分。维生素B12及其衍生物参与 DN府口血红蛋白的合成、 氨 基酸的代谢等生化反应，在体内可形成一价、二价、三价钻配合物，并起电子传递的作用。? 人体中的Cr、Mn Se Si铭：三价铭离子是胰岛素参与作用的糖代谢和脂肪代谢过程所必需的元素，也是正常胆血脂和胆固醇含量增加，糖耐受量固醇

12、代谢的必需元素。精制食物造成铭的损失，缺铭后, 受损，严重时出现糖尿病和动脉粥样硬化。若补充三价铭，可以使病情缓解，但必须指出， 六价铭，如：铭酸根是有毒的，是一种公认的致癌物。镒：镒是丙酮酸氢化酶、超氧化物歧化酶、精氨酸酶等的组成成分。它还能激活竣化酶、 磷酸化酶等，对动物的生长、发育、繁殖和内分泌有影响。镒也参与造血过程，改善机体对 铜的利用。在土壤中含镒量高的地区癌症发病率低。遗传性疾病、骨畸形、智力呆滞和癫痫等疾病均和缺镒有关硒：硒是人体红细胞谷胱甘肽的组成成分。现已发现许多疾病与自由基对机体的损伤有关。自由基毒性通过引发脂质过氧化，导致生物膜损伤，还可损伤蛋白质、酶等，甚至使 DNA

13、1断裂。硒能保护细胞，它具有清除自由基作用。已知缺硒地区的克山病、大骨节病和 某些癌症都和脂质过氧化有关，故实施补硒能防治这些病也就不足为怪了。硅：在哺乳动物和高等有机体中，硅是正常生长和骨骼钙化不可缺少的。硅在人的主动脉壁内含量较高，主要存在于胶原和弹性蛋白质中， 其在主动脉壁内的含量随年龄增长而减。 看来硅的缺乏和动脉粥样硬化相伴随，补硅可使实验动物动脉粥样硬化恢复正常。鸟的羽毛和动物毛发、皮肤以及原生动物、硅藻类、地衣、稻谷、小米、大麦、竹、芦苇、落叶松和 棕桐中都含有硅化合物。 硅对于甘蔗的生长有明显的增产和增糖作用。烟草烟尘中发现有挥发性有机硅化合物。植物中有特殊酶，能把无机硅转化为有机硅化合物。9.人体中微量元素的生物功能随着人类社会的发展， 人类的自然环境也发生了变化，其中之一是人类自己开采出来的一些金属污染了食物、水和空气，使人类健康受损，最为有害的金属是铅、镉和汞。这些污 染金属进入有机体的途径和对细胞代谢过程的影响，正是现今国内外研究的重点之一。通常认为可能的过程是：有毒金属穿过细胞膜进入细胞，干扰生物酶的功能，破坏了正常系统，