我们的身体的功能就像一台经过精密调校且上油良好的机器,非常复杂和卓越。一个人的生命和健康需要许多活动的组成部分,而只有21 种化学元素驱动着我们身体的每一个生物学方面,从常见的任务到壮观的任务。
地球的118种元素中只有21种存在于健康的人体有机体中。DNA、细胞、组织和器官都是由各种分子组成的。
以下数据基于国际辐射防护委员会 (ICRP)提供的信息,描述了元素及其在人体中的相对丰度。根据它们在人体内的浓度,这21种物质分为三组:四种主要组成部分、八种必需矿物质和微量元素。
生命的四种成分
人类生存只需要四种元素。
- 氧
- 碳
- 氢
- 氮
一个人总质量的大约61%由氧气组成,使其成为体内最普遍的元素。水占人体的60%到70%,这意味着氢和氧是两种最常见的化学成分。与碳和氮一起,这些元素占总体重的96%。
元素 | 体重 (kg) | 体重百分比 (%) |
氧 | 43 公斤 | 61.3% |
碳 | 16公斤 | 22.8% |
氢 | 7公斤 | 10.01% |
氮 | 1.8公斤 | 2.7% |
*数值针对平均体重 80公斤的人体
让我们来看看这四种化学物质在保持我们身体平稳运转方面所起的作用:
碳
由于其在我们的解剖结构中的核心作用,碳有时被称为所有碳基生命形式的“基本组成部分”。没有它就没有蛋白质、碳水化合物或脂肪,而我们的主要能量来源是碳水化合物和蛋白质链的分解。
氢
氢是宇宙中最常见的元素,存在于所有体液中,有助于转移和消除毒素和废物。氢气有助于保持我们身体的关节润滑和正常运作。有人提出,氢气的抗炎和抗氧化特性有助于增强肌肉骨骼健康,尤其是臀部、膝盖、肩部和下背部。
氮
氮是用于构建肽和蛋白质的氨基酸的组成部分。DNA和RNA核酸是我们遗传和遗传数据的分子基础,也包括磷酸基团。
氧气
细胞的代谢、呼吸和氧合作用都依赖于氧气。氧气也是体内所有其他主要有机分子的组成部分,例如碳水化合物、脂质和核酸中的有机分子。我们体内的一切,从我们的细胞和血液到我们的脑脊液,都含有大量的它。
其他必需矿物质
摄取足够的这些“必需矿物质”对于保持身体健康至关重要。富含矿物质的良好饮食对许多身体功能至关重要,包括保持强壮的骨骼、健康的肌肉、健康的心脏和无雾的健康大脑。矿物质同样可以调节对我们有益的酶和激素合成。
骨骼的生长发育和肌肉的收缩都依赖于矿物质钙,这是骨骼的重要组成部分。磷对能量代谢至关重要,可避免运动损伤、椎间盘退化、避免关节炎和视力下降。
一些必需矿物质的化学组成如下:
元素 | 体重 (kg) | 体重百分比 (%) |
钙 | 1000 克 | 1.42% |
磷 | 780 克 | 1.12% |
钾 | 140 克 | 0.22% |
硫 | 140 克 | 0.21% |
氯 | 100克 | 0.13% |
钠 | 95 克 | 0.14% |
镁 | 19 克 | 0.035% |
铁 | 4.2克 | 0.01% |
*数值针对平均体重 80公斤的人体
甲状腺和骨骼健康以及产生神经冲动和心律的电传输依赖于其他常量矿物质,镁、钾、铁和钠。极度缺乏这些矿物质会导致许多健康问题,例如肾脏疾病、肝功能衰竭和自身免疫性疾病。蔬菜、肉类、豆类和水果都是这些矿物质的极好来源,大多数人经常食用。但是,如果怀疑缺乏,这些矿物质也可能被推荐为补充剂。
生物体中的微量元素
生物组织中含量极少的矿物质被称为“微量元素”或“微量金属”。其中一些是良好营养所必需的,而另一些则可能不是。如果存在,它们对体重的贡献不到 1%,而且通常是小剂量。锌、铜、锰和氟是一些必需的微量元素。锌通常是我们抵抗感染的第一道防线,可增强对疾病的抵抗力,促进循环干细胞并维持健康的新陈代谢系统。人体是错综复杂的,也是惊人的简单。我们复杂的互连系统让我们活着,但它们都取决于自然界中的少数元素。如果我们想想人体是多么的复杂,就会觉得很神奇。
微量元素
在我们体内,微量元素分布如下:
元素 | 体重 (kg) | 体重百分比 (%) |
氟 | 2600 毫克 | 0.00329% |
锌 | 2301 毫克 | 0.00329% |
铜 | 72 毫克 | 0.00011% |
碘 | 13毫克 | 0.000021% |
锰 | 12 毫克 | 0.00002% |
钼 | 9.5 毫克 | 0.000014% |
硒 | 8毫克 | 0.00001% |
铬 | 6.6 毫克 | 0.00001% |
钴 | 1.6毫克 | 0.000002% |
*数值针对平均体重 80 公斤的人体
尽管只有微量存在,但铜有助于形成红细胞和保持神经细胞健康。它还有助于形成胶原蛋白,这是骨骼和结缔组织的重要组成部分。即使通过不断的研究和研究来彻底了解这些微量元素的用途和益处,科学家和研究人员也在不断地做出发现。例如,最近的研究表明,其中一些微量元素可用于治疗和对抗慢性和衰弱性疾病,包括运动神经元病、局部缺血、前列腺癌、心脏病、老年痴呆症、糖尿病和高血压。
我们的身体是否包含所有已知元素?
在人体中可以发现少量没有确定生物学用途的物质。例子包括:
- 锗
- 镧
- 铌
- 锑
- 碲
- 铋
- 铊
- 银
- 金子
- 其他放射性元素,如钍、铀和镭。
然而,人体并不包含元素周期表上的每一种元素,这些主要是人造化学物质和元素。大多数超重原子核的半衰期都很短,以至于它们会立即衰变成一种更常见的元素,这使得它们不可能出现在体内。
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