人体中的化学

世界上任何一种物质，都是由最基本的原子构成。宇宙无限的宏大，但是宇宙之中，依然是原子在起着基础的作用。即便是我们认为的没有物质的真空之中，其实里面也充满着大大小小的不同粒子。因此，宇宙万物，都是从宏观到微观，从微观发展到宏观，这点在科学界已经得到证明。人类的身体也不例外。

你可能知道水的化学分子式是H₂O，但你知道你身体的化学式吗？

大量证据表明，生命元素的源泉是地球，自然界目前发现了九十多种元素，而人体内就有其中六十多种。英国地球化学家哈密尔顿，分析了220名英国人的血液样本，发现血液中六十多种化学元素的平均含量与地壳的元素含量明显相关。大多数元素在人体和在地壳中的分布趋向相同。这是由于人体通过食物以及呼吸，通过新陈代谢不断的与外界发生着物质的交换。从而实现人体与外界环境的物质统一性。

我们可以将人体中的化学元素按照其作用分为必需元素、非必需元素和污染元素。也可以按照含量分为微量元素和常量元素。其中所有的常量元素都是必需元素，因此换句话说，微量元素可以分为必需微量元素、非必需微量元素和污染微量元素。常量元素分别为碳、氢、氧、氮、钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁十一种，含量大于体重的百分这零点零壹，约占人体的99.95%

其中，含量最高的前四种元素：氧、碳、氢、氮，主要是以水、蛋白质、糖类、油脂和维生素的形式存在。而硫、磷、钠、钾、钙、镁、氯，则主要是以无机盐的形式存在。常量元素在周期表中，

相对应的，微量元素则是含量小于体重的0.01%，仅在人体重量的0.05%，每日需要量也在100毫克以下，其中必需微量元素有14种，

必须元素有三个特点：

1，必须从外界饮食种摄取这种元素，否则机体就会出现这种元素的生理性缺乏状态;

2、补充这一元素后，机体的这种缺乏状态将得到缓解;

3、特定元素对机体具有某种特异得到生化功能，这种作用不能被其他任何元素完全代替。

而必须微量元素还表现为，多数为金属，数量少作用大，相互作用高度生物学作用，如果超过生理需要量产生毒副作用。

这里需要强调的人，人体的元素分类都是人为的，是人们逐渐认识的结果。因此每种必须微量元素的发现，都有一段历史故事。并且有关元素的分类，也会随着人们认识的深入而 不断进行调整。

对于非必需元素，非必需元素都属于微量元素，也就是非必需微量元素，无明显生理功能活性，在体内可有可无，元素的生物学效应或许迄今未被人们认识，或者来自外环境的污染。

微量元素中还有一类元素，是污染元素，也叫有害微量元素，存在于生物体内会阻碍机体正常代谢过程和影响生理功能的微量元系。主要包括如下图所示：

人体中化学元素的存在形式有四种：

第一种是难溶无机化合物，Ca、F、P、Si和少量的Mg，以难溶无机化合物形态存在于硬组织中。如钙、磷主要以碳酸钙、羟磷灰石形式作为结构材料，构成了骨骼和牙齿。

第二种为游离水合离子，存在于细胞内、外液中，两者之间维持一定浓度梯度。如体液中的钠离子、钾离子和氯离子等，起到维持体液中化学反应平衡的作用。

第三种形式为生物大分子，如碳、氢、氧、氮、硫构成生物大分子，蛋白、核酸DNA和多糖等。

第四种则为小分子，如氟、氯、溴、碘、铜和铁，存在于抗生素中;钼、铜、铁、镁、钒和镍等存在于叶啉配合物中;砷、钙、硒、硅和钒等存在于其它小分子中。如维生素B12中含有金属钴。

人体中化学元素的功能主要有五个方面：

1、结构材料，碳、氢、氧、氮、硫是构成有机大分子的结构材料，如多糖、蛋白质、核酸、是构成肌肉、皮肤、骨骼、血液、软组织等的主要物质。其中大部分的钙被人体吸收后，都被运送到我们的骨骼和牙齿，储存起来，大概99%的钙都在骨骼和牙齿中，其他1%则分布在血液和软组织中，而且钙不单单是被储藏，它还是构成人体骨骼和牙齿的重要成分。从出生到老年，是一个钙不断累积到不断丢失的过程。

2、运载作用，人体对某些元素和物质的吸收,运输，以及它们在体内的传递等代谢过程，往往不是简单地通过扩散或渗透作用，而是需要载体，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，如含二价铁离子的血红蛋白对氧气和二氧化碳的运载作用。

3、催化作用，人体内约四分之一的酶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;有一些酶必须有金属离子存在时才能被激活以发挥催化功能,这些酶称为金属激活酶。

4、调节体液的物理,化学特性，人体的体液主要是由水和溶解于其中的电解质所组成。生物体的大部分生命活动是在体液中进行的。为保证人体正常的生理活动和功能，需要维持体液中水、电解质和酸碱平衡。存在与体液中的细胞内钠、钾、氯、镁、钙等发挥了重要作用。比如细胞膜上存在一个钠-钾泵，它可以使钠离子、氯离子从细胞内排出，钾离子进入到细胞内,从而维持细胞内的电解质平衡。

5、“信使”作用，生物体需要不断地协调机体内各种生物过程，这就要求有各种传递信息的系统。细胞间的沟通，即信号传递需要有接收器。化学信号的接收器是蛋白质。几乎我们所有的生理活动都受到Ca2+的调控。Ca2*作为细胞信使的基础是胞浆Ca2+与胞内钙库或胞外Ca2+之间存在浓度梯度。当某种刺激使胞内Ca2*浓度大幅度增加时，就起到传递信号的作用。

化学元素与人体健康的相互作用：

化学元素构成了人体，同时也和人体健康产生相互作用，元素含量与健康，指的是元素在人体内都有一定的浓度范围，缺乏和过量都会引起疾病。

元素含量缺乏或不足导致的疾病包括: 

1,锌缺乏可以引起先天性神经系统异常与神经食欲缺乏

2,铁缺乏可以引起坐立不安;

3.铜缺乏可以导致Menkes综合症;

4.缺钙可以引起抽搐和惊厥;

5.锂缺乏则会引起暴力行为。

元素含量过高也很会引起疾病

1.铝过高可以导致透析性老年痴呆﹔

2.铜过高可以引起威尔逊病和精神分裂症;

3.铅过高可以影响儿童智商，导致低智商和低能。

铁、锌、铜含量与疾病（人群调查)

1.冠心病人血清铁和铜明显高于对照组正常人，而锌低于对照组正常人。

2.而肝硬化病人血清铜和铁均高于对照组。

3.血清锌的含量是对照组正常人>冠心病组>肝硬化组>肿瘤组病人。

元素之间的比例失衡（某元素过量或不足)钠/钾离子比例失衡————高血压;

铜/锌离子比例失衡————支气管炎、白血病、淋巴瘤、肝炎、糖尿病和缺铁性贫血;

钙/镁比例失调—影响骨骼和血压

钙/磷比列失调——影响骨骼生长。