生命元素与绿色化学(化学是元素与人体健康课件).ppt

生命元素与绿色化学;1 生命元素、有益元素、沾染元素、有毒元素 科学工作者通过研究环境元素和生命元素的关系，了解到生物体在适应生存和进化中，逐渐形成一套摄入、排泄和适应这些元素的保护机制。 元素是如何被选择的，这是一个有趣而尚未完全解决的问题，但在生物演化过程中，总结了一些元素被生物选择的规则，了解其中的两点： （1）丰度规则 当生物的功能可以从几种可用元素中选择其一去实现时，生物选择了在自然界存在较丰富的那种元素。 （2）有效规则 生物要选择更加有效的化合物加以利用。 ; 研究表明，存在于生命体内的元素可分为四种类型： 　 (1)生命元素：按其含量的不同，又分为常量元 素和微量元素； (2)有益元素(可能为潜在的生命元素)； (3)沾污元素；　 (4)有毒元素。 ; 生命元素：是指在生物体中能维持其正常生命活动功能所不可缺少的元素。 ? 人体内大约含有27种生命元素。其中常量元素为：O、C、H、N、Ca、P、K、S、Cl、Na、Mg等，约占人体重的99.95%，微量元素仅占人体重的0.05%，它们是：Fe、F、Zn、Si、Br、Sn、Cu、V、I、Mn、Cr、Se、Mo、Ni 、Co，但其作用不小，此外还有B。 在生命元素中13种非金属元素（H、C、N、O、P、S、F、Cl、Br、I、Si、Se、B），除H外集中在p区右上角，14种生物金属在周期表中有两个主要密集区：一是ⅠA、ⅡA族的四金属“岛”（K、Na、Ca、Mg），它们是常量元素；二是第一过渡系，它们是微量元素，是生物体中金属蛋白和金属酶的重要结构成分。 ; 有益元素：是指人体中假若缺少这些元素(如Li、Ce、Al、As、Rb、Ti、Sr、B和稀土元素)虽然可以维持生命，但不能认为是健康的。 沾污元素：有20～30种普遍存在于各组织中的元素，它们的浓度是变化的，而它们的生物效应还没有被完全确定，它们也可能来自环境的沾污，因此称沾污元素。 有毒元素（污染元素）：当对沾污元素觉察出有害的生理或行为症状时，沾污元素就成为污染元素了，例如，血液中的铅、镉和汞虽然浓度极低，但是起着有害作用，它们是污染元素。 ;2 元素在人体中的存在形态及生物功能 　　元素在生物体中以不同形态存在，大致可分为四种情况 。 （1）无机物结构元素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SiO2、CaCO3、Ca10(PO4)6(OH)2等。作为结构材料，Ca、P构成骨骼、牙齿。 （2）有电化学功能和信息传递功能的离子Na、Mg、K、Ca、Cl等，分别以游离水合阳离子和阴离子形式存在于细胞内、外液中，两者之间维持一定浓度梯度，Ca2+与氨基酸中的羧酸结合起到传递某种生物信息的作用；存在于体液中的Na+、K+、Cl-等起到维持体液中水、电解质平衡和酸、碱平衡的作用。 ; （3）生物大分子：C、H、O、N、S构成生物大分子，这里系指蛋白质、肽、核酸及类似物等，需要金属元素(例如，Mo、Mn、Fe、Cu、Co、Ni、Zn等)结合的大分子，包括具有催化性能和贮存、转换功能的各种酶。 （4）小分子：属于这一类的元素，一般有F、Cl、Br、I、Cu和Fe，存在于抗生素中；Co、Cu、Fe、Mg、V和Ni等存在于卟啉配合物中，如含有Fe2+的血红蛋白负责运载O2的作用；As、 Ca、Se、Si和V等存在于其它小分子中。 总之，生命必需元素在生物体内的化学形态十分复杂，还有待进一步研究。 特别是微量元素，虽然其总含量仅占0.05%，但它在不同体内部位的状态与人体健康关系密切，有些疾病的发生和微量元素的平衡失调有关。 ;3 污染元素对人体健康的危害 　　目前在人体组织中发现的元素数目已多达70余种，仅在血液中就含有30多种元素。除了上述生命元素外，其余元素是随着自然资源的开发利用和工业发展而进入环境，它们通过大气、水源和食物等途径而侵入机体，有些成为人体中的污染元素。主要污染元素对机体的危害见表。 ; ;4 生命必需元素的补充和有毒元素的促排 为了弥补生命元素的缺乏，必须自机体外及时予以补充供应。 例如，克山病（因缺硒造成），以心肌坏死为主要症状。现在大都采用投硒的方法以提高体内的硒含量，普遍为口服亚硒酸钠或硒盐。 　　又如，地方性甲状腺肿大和地方性克汀病（环境缺碘造成）两种地方病的预防都是用投碘控制，目前我国广泛推广加碘食盐。碘盐是将碘化钾或碘酸盐加入食盐，世界卫生组织推荐的标准是1:100000。 而对体内有害金属离子，目前清除办法，是选择合适的螯合剂与其结合成稳定的配合物而排除体外。这种方法称为螯合