《生命科学中的微量元素》概述.ppt

生命科学中的重要微量元素 重庆医科大学药学院化学教研室 尚京川 微量元素概述 1.1 人体内的元素及其分类和分布 1.2 必需和非必需元素的区分标准 1.3 微量元素的研究进展 1.4 必需微量元素的共同特性 1.5 微量元素与生长发育 1.6 微量元素与神经系统的结构和功能 1.7 微量元素与内分泌 1.8 微量元素与感染和免疫 1.9 微量元素与致畸形 1.10 微量元素与肿瘤 1.11 微量元素与心血管疾病 1.12 微量元素与创伤愈合 1.13 微量元素的检测及研究方法 1.1人体内的元素及其分类和分布 元素依其在人体的含量不同,可分为宏量元素和微量元素 宏量元素：凡占人体总重量的1/10000以上者，如碳、氢、氧、氮、钙、磷等，共占人体总重量的99.95%。 微量元素：凡占人体总重量的1/10000以下者，如铁、铜、锌、钴、锰、铬、硒、碘等41种，称为微量元素，共只占人体总重量的0.05%左右。 依其在机体内生物学作用的不同，可分为必需、可能必需及非必需三类。 按其对人体的生物作用性质，也可分为必需、无害及有害三类。 1.2必需和非必需元素的区分标准 “必需”元素主要是指缺乏该元素将引起生理功能及结构异常，发生种种病变及疾病；但通常不直接危及生命，并非指离开该元素动物和人就不能生存。 认为任何一种参与生命物质组成的元素，必需具备如下的条件 ①在生命的起源地----海水中的含量丰富。 ②性质活泼，能与其他元素结合或键合。 ③能形成正常组织结构的组成成分。 ④如为金属，应该能够溶于水，能与氧起反应，并能与含碳、氢、氧、氮、硫、磷的有机化合物键合。 Cotzias标准 ①这种元素存在于一切健康机体的所有组织之中。 ②在组织中的浓度相当恒定。 ③缺乏该元素时，能在不同组织中产生相似的结构及生理功能性异常。 ④补充该元素能够防止该类异常变化。 ⑤补充该元素可使失常的功能及结构恢复正常状态。 Davies的标准 对必需微量元素的含义提出七条指标： ①该微量元素必须以不同含量广泛地存在于自然界，并且能够被动植物有效地吸收。 ②该金属的化学性质必须与某些已知的生理功能相适应。 ③它的原子序数应当排列在已知是人体必需的那些元素之间。 ④必须能够透过半透膜，即胎盘和乳房屏障供应胎儿和婴儿。 ⑤在组织中的浓度必须维持不变，其含量应随年龄增长而逐渐降低。 ⑥以天然形态的该物质给动物或人类服用后，毒性必须极低或无毒害作用。 ⑦机体对该物质具有平衡和调节机制。 1.3微量元素的研究进展 铁是最早发现的必需微量元素，已有2000年的历史。150年前发现了碘，其后以每10年发现2个必需微量元素的速度，至六十年代末和七十年代初，人们已认识了10种对动物和人是必需的微量元素；同时对微量元素在生命过程中的意义、生理功能、代谢过程、缺乏时的表现及其防治、过量时的中毒及其防治等等，有了更详细的了解。 由于对微量元素的重视及监测方法的进展，研究进度相当快，氟化物、镍、锡、硒、硅和钒均相继在5年内列为必需之类。 至目前为止，一般都承认有14种微量元素是动物和人类必需的，它们是铁、铜、锌、锰、硒、铬、碘、钴、钼、氟、镍、锡、硅、钒。 1.4 必需微量元素的共同特性 1. 多数微量元素为金属 现代定为必需的14种微量元素中，金属元素占10种，半金属2种，因此，必需微量元素的重要特征为大多数属于金属和半金属。 2.多数在元素周期表中居于前部位置 在元素周期表里和地壳表层所含有的92种天然元素中，人体或动物需要的必需微量元素，全部处于周期表前布的53个之中。 3.具有高度生物学活性及催化生化反应的能力 当人体必需的微量元素与氨基酸、蛋白质或其他有机基团结合，形成各种酶、激素或维生素以后，如含铁、铜、锌、锰和硒的数百种的酶，含碘的甲状腺素，含钴的维生素B12，含铁的细胞色素等，会使金属-有机复合物产生各种各样独特的生物学作用、特殊的生理功能及高度的生化效应。 例如，能使生化反映的底物成千上万倍地减少；使体内生化反应显著加速，甚至会缩短几万到几十万倍；使那些本来在自然条件下需要极高温度才能进行的生化反应，能在体温的条件下顺利进行。糖和脂肪的氧化，水的生成，都是在各种金属酶及含铁或铜的细胞色素催化下完成的。 钴盐与有机钴化合物——维生素B12的作用就是一个典型的离子。 用氯化钴刺激造血活性以增加网织细胞，要用2