浅谈微量元素在人体中的作用

浅谈微量元素在人体中的作用

摘要：微量元素在人体内的生理功能不仅有各自独立作用，而且有相互协调、相互拮抗作用，它们过与蛋白质和其他有机基团结合，形成了酶，激素，维生素等生物大分子，在人体内发挥着重要的生理生化作用。

关键字：微量元素；酶；激素；免疫作用；相互调节

微量元素是指在人体内含量低于0．O1％的元素，其中人体必需的微量元素有15种：铁、锌、铜、钴、铬、锰、钼、碘、锶、硒、镍、锡、硅、氟、钒。微量元素与人体的健康密切相关，它们虽然在人体中含量很少，但却起着不可忽视的作用。

微量元素在人体内的作用多种多样，它们主要通过与蛋白质和其他有机基团结合，形成了酶，激素，维生素等生物大分子，在人体内发挥着重要的生理生化作用。

酶是生命体的催化剂，已知人体内有1000多种酶，约有50%-70%有金属参与，而人体中大部分金属元素都是微量元素。它们有些直接参与酶的构成；有些是酶的活性因子，只有酶和它结合后才有活性。微量元素作为活性因子激活酶有四中机制:（一）形成配位键，改变底物的构型，促进底物与酶键合；（二）取代活性中心或底物的功能基团，或除去酶复合物的抑制剂；（三）与位于活性中心外围的功能基团结合，对酶活性及结构器稳定作用；（四）与底物或辅酶形成复合物，促进其与酶活性中心结合。

微量元素参与激素的构成；或与激素形成复合物，促进激素合成，延长激素的作用时间；或参与激素作用靶器官中酶的形成。众所周知，碘为甲状腺素生物合成所必需，吸收的碘被氧化成原子态碘，从而形成蛋白质分子的组成成分，进一步合成单碘或双碘酪氨酸，再经缩合成甲状腺素。又如锌可与胰岛素结合形成一种复合物，即含2％锌的胰岛素二聚物(2—4个锌离子的晶体)，这种含锌复合胰岛素作用缓慢，故可延长胰岛素的作用时间。制造胰岛素药物中加入醋酸锌就是为了这个目的。

核酸的功能主要是保持或传达生物遗传信息。金属离子与核酸结合，可影响核酸的复制、转录、翻译、磷酸基断裂和磷酸酯键形成的过程。如DNA聚合酶每分子内含2个牢固键合的锌离子，它能使酶与DNA结合。核苷酸还原酶的作用则依赖于铁。目前已确认一些金属离子在维持核酸的双螺旋结构与核蛋白结构方面具有重要作用。

微量元素与生物膜的作用主要是通过离子键和范德华吸引力对生物膜的稳定性及红细胞的凝集作用的影响。不同的金属元素与生物膜的作用不完全一样。例如，Cr3+和Fe2+只联结在红细胞膜上，而不能进入成熟细胞内；铅和汞则易于透过膜；Mn2+只能单纯扩散进入细胞；Cu2+能阻止甘油运转;Pb2+则可致细胞内ATP 减少。锌对维持生物膜的正常结构和功能具有重要作用，生物膜对缺锌非常敏感，缺锌导致膜的损害；铜可维持膜脂的正常组成及其流动性。缺铜时，肝脏质膜磷脂组成成分出现改变，花生四烯酸和棕榈油的含量减少，膜的流动性出现抑制；硒具有保护细胞膜的功能：含硒的谷光甘肽过氧化物酶能分解过氧化物，防止其对细胞膜脂质过氧化破坏反应，保护红细胞膜、微粒体膜及溶酶体膜，维持生物膜的完整性。

微量元素同机体免疫机制有关。一些元素是机体对包括感染物在内的各种抗原刺激进行正常免疫应答时必不可少的物质。锌、铜、锰、硒、铁都显示出对免疫

功能有重要影响。锌离子能直接作用于胸腺细胞，促使其增生，使胸腺素分泌增多，从而使幼稚淋巴细胞成熟，变为具有免疫活性的淋巴细胞。缺锌时，胸腺萎缩，胸腺激素分泌减少，淋巴组织干枯。补锌后可以纠正。T细胞参与机体细胞免疫，锌具有非特异性促进细胞分裂作用，可促使T细胞分裂，因此，对老年性免疫功能低下者及对T细胞功能不全引起的肠原性肢体皮炎患者，用锌治疗后可改善其功能，或消除其症状。脾脏是体内最大的淋巴器官，参与细胞和体液免疫，合成抗体，缺锌则脾脏质量减少20％—40％，补锌后免疫功能增强。铜离子在免疫系统中起重要作用，缺铜小鼠淋巴细胞对T、B细胞的依赖性抗原的增殖降低，T细胞减少，特别是T辅助细胞。缺铁时重要免疫器官出现形态结构上的改变，胸腺萎缩，补铁后逆转。硒能促进淋巴细胞产生抗体，促进巨噬细胞的吞噬功能。除对体液免疫有影响外，还可增强淋巴细胞转化和迟发型反应。我国学者证实，硒有增强淋巴细胞抑制肝癌的功能。研究还指出，铅、镉等有害元素减低体液免疫和细胞免疫。

微量元素还具有重要结构功能，比如硅是体内结缔组织与骨质构成中必不可少的，已测出近200种粘多糖中都含有硅。正是硅和氧形成的交替长链，通过共价结合，将多糖链之间、多糖链与蛋白之间紧密相连。总之，从分子和小方子观点看，生命活动是许多活性物质所参与的各种化学反应的总和。这些生物活性物质中有不少就是含无机元素的，这些活性物质，起着开关、调节、控制、传递、放大等作用。

接下来详细介绍一些微量元素的作用。

铁是人体内含量较高的微量元素，在人体中含量约为4.2-6.1g，其中70%以上以铁卟啉的形式存在。人体内的血红蛋白（Hb），肌红蛋白（Mb）,过氧化氢酶，细胞色素c和铁蛋白等只有与铁结合后才有生物活性。

锌是许多酶的活性中心，这些含锌酶在糖类，脂类，蛋白质和核酸的合成与降

解中起着重要的作用。例如，含锌酶碳酸酐酶能催化CO

2与H

2

O的反应，使人体

的CO

2

及时排除体外。锌还与骨骼生长和智力的发育有关；锌的配位化合物在体内的pH控制机制中起着缓冲作用。

钴在人体内的含量只有1-2mg，主要集中在肝脏。但它却是维生素B

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及其衍生物的重要组成部分。钴也是某些辅酶的组成部分，可促进红细胞的成熟，参与蛋白质的合成，参加氧化还原反应等。

铜是多种酶的合成原料。在铁的吸收和利用过程中，就需要血浆铜蓝蛋白的参与；由酪氨酸转化为黑色素需要含有铜的酪氨酸酶。

钼参与新陈代谢，能阻止亚硝酸的合成因而具有抗癌作用。锰是某些酶的激活剂，是线粒体中呼吸酶的辅因子。镍存在于人和哺乳动物的血清中，对铁的吸收，血红蛋白的合成起重要作用。铬是胰岛素的辅因子，在人体血糖调节中不可或缺。钒能促进牙齿矿化，预防龋齿，降低血清中胆固醇含量。

微量元素除了在人体内的生理功能的各自独立作用，还有相互协调、相互拮抗作用。元素在人体中要有合适的比例，才能充分发挥微量元素的生物效应。例如，铁是造血的元素，缺铁可引起贫血，但缺铜也会引起贫血。这是因为铜参与了铁的造血过程，其基本原理是铜在人体内会和蛋白质结合成多种铜蛋白，其中一种称为铜蓝蛋白，它的分子中含4个一价铜离子，4个二价铜离子，是一个电子载体，具有较强的氧化还原性。在铁的生理代谢过程中，它将亚铁离子催化、氧化成高价铁离子，高价铁离子和蛋白质结合形成运铁蛋白，运铁蛋白把铁运送到骨髓合成血红蛋白。铜蓝蛋白在肝脏中有可将高价铁还原成亚铁离子，使亚铁离子