我們的身體的功能就像一臺(tái)經(jīng)過精密調(diào)校且上油良好的機(jī)器,非常復(fù)雜和卓越。一個(gè)人的生命和健康需要許多活動(dòng)的組成部分,而只有21 種化學(xué)元素驅(qū)動(dòng)著我們身體的每一個(gè)生物學(xué)方面,從常見的任務(wù)到壯觀的任務(wù)。
地球的118種元素中只有21種存在于健康的人體有機(jī)體中。DNA、細(xì)胞、組織和器官都是由各種分子組成的。
以下數(shù)據(jù)基于國際輻射防護(hù)委員會(huì) (ICRP)提供的信息,描述了元素及其在人體中的相對豐度。根據(jù)它們在人體內(nèi)的濃度,這21種物質(zhì)分為三組:四種主要組成部分、八種必需礦物質(zhì)和微量元素。
生命的四種成分
人類生存只需要四種元素。
- 氧
- 碳
- 氫
- 氮
一個(gè)人總質(zhì)量的大約61%由氧氣組成,使其成為體內(nèi)最普遍的元素。水占人體的60%到70%,這意味著氫和氧是兩種最常見的化學(xué)成分。與碳和氮一起,這些元素占總體重的96%。
元素 | 體重 (kg) | 體重百分比 (%) |
氧 | 43 公斤 | 61.3% |
碳 | 16公斤 | 22.8% |
氫 | 7公斤 | 10.01% |
氮 | 1.8公斤 | 2.7% |
*數(shù)值針對平均體重 80公斤的人體
讓我們來看看這四種化學(xué)物質(zhì)在保持我們身體平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)方面所起的作用:
碳
由于其在我們的解剖結(jié)構(gòu)中的核心作用,碳有時(shí)被稱為所有碳基生命形式的“基本組成部分”。沒有它就沒有蛋白質(zhì)、碳水化合物或脂肪,而我們的主要能量來源是碳水化合物和蛋白質(zhì)鏈的分解。
氫
氫是宇宙中最常見的元素,存在于所有體液中,有助于轉(zhuǎn)移和消除毒素和廢物。氫氣有助于保持我們身體的關(guān)節(jié)潤滑和正常運(yùn)作。有人提出,氫氣的抗炎和抗氧化特性有助于增強(qiáng)肌肉骨骼健康,尤其是臀部、膝蓋、肩部和下背部。
氮
氮是用于構(gòu)建肽和蛋白質(zhì)的氨基酸的組成部分。DNA和RNA核酸是我們遺傳和遺傳數(shù)據(jù)的分子基礎(chǔ),也包括磷酸基團(tuán)。
氧氣
細(xì)胞的代謝、呼吸和氧合作用都依賴于氧氣。氧氣也是體內(nèi)所有其他主要有機(jī)分子的組成部分,例如碳水化合物、脂質(zhì)和核酸中的有機(jī)分子。我們體內(nèi)的一切,從我們的細(xì)胞和血液到我們的腦脊液,都含有大量的它。
其他必需礦物質(zhì)
攝取足夠的這些“必需礦物質(zhì)”對于保持身體健康至關(guān)重要。富含礦物質(zhì)的良好飲食對許多身體功能至關(guān)重要,包括保持強(qiáng)壯的骨骼、健康的肌肉、健康的心臟和無霧的健康大腦。礦物質(zhì)同樣可以調(diào)節(jié)對我們有益的酶和激素合成。
骨骼的生長發(fā)育和肌肉的收縮都依賴于礦物質(zhì)鈣,這是骨骼的重要組成部分。磷對能量代謝至關(guān)重要,可避免運(yùn)動(dòng)損傷、椎間盤退化、避免關(guān)節(jié)炎和視力下降。
一些必需礦物質(zhì)的化學(xué)組成如下:
元素 | 體重 (kg) | 體重百分比 (%) |
鈣 | 1000 克 | 1.42% |
磷 | 780 克 | 1.12% |
鉀 | 140 克 | 0.22% |
硫 | 140 克 | 0.21% |
氯 | 100克 | 0.13% |
鈉 | 95 克 | 0.14% |
鎂 | 19 克 | 0.035% |
鐵 | 4.2克 | 0.01% |
*數(shù)值針對平均體重 80公斤的人體
甲狀腺和骨骼健康以及產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)和心律的電傳輸依賴于其他常量礦物質(zhì),鎂、鉀、鐵和鈉。極度缺乏這些礦物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致許多健康問題,例如腎臟疾病、肝功能衰竭和自身免疫性疾病。蔬菜、肉類、豆類和水果都是這些礦物質(zhì)的極好來源,大多數(shù)人經(jīng)常食用。但是,如果懷疑缺乏,這些礦物質(zhì)也可能被推薦為補(bǔ)充劑。
生物體中的微量元素
生物組織中含量極少的礦物質(zhì)被稱為“微量元素”或“微量金屬”。其中一些是良好營養(yǎng)所必需的,而另一些則可能不是。如果存在,它們對體重的貢獻(xiàn)不到 1%,而且通常是小劑量。鋅、銅、錳和氟是一些必需的微量元素。鋅通常是我們抵抗感染的第一道防線,可增強(qiáng)對疾病的抵抗力,促進(jìn)循環(huán)干細(xì)胞并維持健康的新陳代謝系統(tǒng)。人體是錯(cuò)綜復(fù)雜的,也是驚人的簡單。我們復(fù)雜的互連系統(tǒng)讓我們活著,但它們都取決于自然界中的少數(shù)元素。如果我們想想人體是多么的復(fù)雜,就會(huì)覺得很神奇。
微量元素
在我們體內(nèi),微量元素分布如下:
元素 | 體重 (kg) | 體重百分比 (%) |
氟 | 2600 毫克 | 0.00329% |
鋅 | 2301 毫克 | 0.00329% |
銅 | 72 毫克 | 0.00011% |
碘 | 13毫克 | 0.000021% |
錳 | 12 毫克 | 0.00002% |
鉬 | 9.5 毫克 | 0.000014% |
硒 | 8毫克 | 0.00001% |
鉻 | 6.6 毫克 | 0.00001% |
鈷 | 1.6毫克 | 0.000002% |
*數(shù)值針對平均體重 80 公斤的人體
盡管只有微量存在,但銅有助于形成紅細(xì)胞和保持神經(jīng)細(xì)胞健康。它還有助于形成膠原蛋白,這是骨骼和結(jié)締組織的重要組成部分。即使通過不斷的研究和研究來徹底了解這些微量元素的用途和益處,科學(xué)家和研究人員也在不斷地做出發(fā)現(xiàn)。例如,最近的研究表明,其中一些微量元素可用于治療和對抗慢性和衰弱性疾病,包括運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元病、局部缺血、前列腺癌、心臟病、老年癡呆癥、糖尿病和高血壓。
我們的身體是否包含所有已知元素?
在人體中可以發(fā)現(xiàn)少量沒有確定生物學(xué)用途的物質(zhì)。例子包括:
- 鍺
- 鑭
- 鈮
- 銻
- 碲
- 鉍
- 鉈
- 銀
- 金子
- 其他放射性元素,如釷、鈾和鐳。
然而,人體并不包含元素周期表上的每一種元素,這些主要是人造化學(xué)物質(zhì)和元素。大多數(shù)超重原子核的半衰期都很短,以至于它們會(huì)立即衰變成一種更常見的元素,這使得它們不可能出現(xiàn)在體內(nèi)。
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