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1、现在学习的是第1页，共40页周次星期理论课的授课内容学时数授课教师35微量元素概述3尚京川45铁的意义生理功能及代谢3尚京川65铜锌的意义生理功能及代谢3母昭德75钴和铬的意义生理功能及代谢3母昭德85氟的意义生理功能及代谢3陈志琼95碘的意义生理功能及代谢3陈志琼现在学习的是第2页，共40页 人体内的元素及其分类和分布人体内的元素及其分类和分布 必需和非必需元素的区分标准必需和非必需元素的区分标准 微量元素的研究进展微量元素的研究进展 必需微量元素的共同特性必需微量元素的共同特性 微量元素与生长发育微量元素与生长发育 微量元素与神经系统的结构和功能微量元素与神经系统的结构和功能 微量元素与内
2、分泌微量元素与内分泌 微量元素与感染和免疫微量元素与感染和免疫 现在学习的是第3页，共40页 微量元素与肿瘤微量元素与肿瘤 微量元素与心血管疾病微量元素与心血管疾病 微量元素与创伤愈合微量元素与创伤愈合 微量元素的检测及研究方法微量元素的检测及研究方法 现在学习的是第4页，共40页现在学习的是第5页，共40页l人体中含有自然界中存在的人体中含有自然界中存在的92种种元素中的元素中的8181种，它们在体内的分布和含量均有比较种，它们在体内的分布和含量均有比较大的差别，发挥着各自不同的生理功能。大的差别，发挥着各自不同的生理功能。现在学习的是第6页，共40页l元素依其在元素依其在人体的含量不同人体
3、的含量不同,可分为宏量元素和可分为宏量元素和微量元素微量元素l宏量元素宏量元素：凡占人体总重量的：凡占人体总重量的1/10000以上者，以上者，如碳、氢、氧、氮、钙、磷等，共占人体总重如碳、氢、氧、氮、钙、磷等，共占人体总重量的量的99.95%。每人每日需要。每人每日需要100mg以上。以上。l微量元素微量元素：凡占人体总重量的：凡占人体总重量的1/10000以下者，以下者，如铁、铜、锌、钴、锰、铬、硒、碘等如铁、铜、锌、钴、锰、铬、硒、碘等41种，称种，称为微量元素，共只占人体总重量的为微量元素，共只占人体总重量的0.05%左右。左右。每人每日需要每人每日需要100mg以下。以下。现在学习的
4、是第7页，共40页 依其在机体内生物学作用的不同，可分为依其在机体内生物学作用的不同，可分为必必需、可能必需及非必需需、可能必需及非必需三类。三类。按其对人体的生物作用性质，也可分为按其对人体的生物作用性质，也可分为必需、必需、无害及有害无害及有害三类。三类。现在学习的是第8页，共40页现在学习的是第9页，共40页 微量元素微量元素在维持人类健康中起基础性在维持人类健康中起基础性作用，主要生理功能是在各种酶系统作用，主要生理功能是在各种酶系统中起催化作用，以激素或维生素的必中起催化作用，以激素或维生素的必需成分或辅助因子而发挥作用，形成需成分或辅助因子而发挥作用，形成具有特殊功能的金属蛋白等。
5、具有特殊功能的金属蛋白等。现在学习的是第10页，共40页元素人体含量(g)所占体重的%元素人体含量(g)所占体重的%氧碳氢氮钙磷450001260070002100105070065.0018.0010.003.001.501.00铁锌铜铝碘钴4.02.300.100.100.0300.0030.00570.00331.410-41.410-44.310-54.310-6现在学习的是第11页，共40页lWHO:“必需必需”元素主要是指具有明显的营元素主要是指具有明显的营养作用。人体生理中必不可少，缺乏该元养作用。人体生理中必不可少，缺乏该元素将引起生理功能及结构异常，发生种种素将引起生理功能及
6、结构异常，发生种种病变及疾病。病变及疾病。l但通常不直接危及生命，并非指离开该元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。素动物和人就不能生存。Fe,Cu,Mn,Zn,Co,Mo,Cr,V（钒）（钒）,Ni,F,Se,I,Si,Sn等等14种。种。现在学习的是第12页，共40页 凡有一定生物学作用或医疗、预防、凡有一定生物学作用或医疗、预防、保健效能，又具有某些必需元素生物保健效能，又具有某些必需元素生物及生化特征，目前尚未被及生化特征，目前尚未被WHO认可认可的微量元素。的微量元素。Sr（锶）,Ge（锗）,Br等现在学习的是第13页，共40页 凡未发现营养作用，又无明显毒害作
7、凡未发现营养作用，又无明显毒害作用的元素。用的元素。Ba,Ti(钛钛),Nb（铌）（铌）,B 等。等。现在学习的是第14页，共40页 凡无营养作用，却有蓄积现象，并凡无营养作用，却有蓄积现象，并且有明显毒害作用的元素。且有明显毒害作用的元素。Pb,Bi,Te,Hg,Al等。等。现在学习的是第15页，共40页l 认为任何一种参与生命物质组成的元素，必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需具备如下的条件l在生命的起源地在生命的起源地-海水中的含量丰富。海水中的含量丰富。l性质活泼，能与其他元素结合或键合。性质活泼，能与其他元素结合或键合。l能形成正常组织结构的组成成分。能形成正常
8、组织结构的组成成分。l如为金属，应该能够溶于水，能与氧起反应，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、磷的有机化合并能与含碳、氢、氧、氮、硫、磷的有机化合物键合。物键合。Schroeder标准标准现在学习的是第16页，共40页l这种元素存在于一切健康机体的所有组织这种元素存在于一切健康机体的所有组织之中。之中。l在组织中的浓度相当恒定。在组织中的浓度相当恒定。l缺乏该元素时，能在不同组织中产生相似的缺乏该元素时，能在不同组织中产生相似的结构及生理功能性异常。结构及生理功能性异常。l补充该元素能够防止该类异常变化。补充该元素能够防止该类异常变化。l补充该元素可使失常的
9、功能及结构恢复正常补充该元素可使失常的功能及结构恢复正常状态。状态。现在学习的是第17页，共40页l 对必需微量元素的含义提出七条指标：对必需微量元素的含义提出七条指标：l该微量元素必须以不同含量广泛地存在于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。自然界，并且能够被动植物有效地吸收。l该金属的化学性质必须与某些已知的生理功该金属的化学性质必须与某些已知的生理功能相适应。能相适应。l它的原子序数应当排列在已知是人体必需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。的那些元素之间。l必须能够透过半透膜，即胎盘和乳房屏障必须能够透过半透膜，即胎盘和乳房屏障供应胎
10、儿和婴儿。供应胎儿和婴儿。现在学习的是第18页，共40页l在组织中的浓度必须维持不变，其含量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。应随年龄增长而逐渐降低。l以天然形态的该物质给动物或人类服用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。后，毒性必须极低或无毒害作用。l机体对该物质具有平衡和调节机制。机体对该物质具有平衡和调节机制。现在学习的是第19页，共40页l 铁是最早发现的必需微量元素，已有铁是最早发现的必需微量元素，已有2000年年的历史。的历史。150年前发现了碘，其后以每年前发现了碘，其后以每10年发年发现现2个必需微量元素的速度，至六十年代末和
11、个必需微量元素的速度，至六十年代末和七十年代初，人们已认识了七十年代初，人们已认识了10种对动物和人是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。了更详细的了解。现在学习的是第20页，共40页元素年代元素年代Fe17世纪F1971I1850Si1972Cu1928Ni1974Mo1953As1975Se1957Mn1981Cr1959Zn1984Sn1970Co1985V
12、1971现在学习的是第21页，共40页l 由于对微量元素的重视及监测方法的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、进展，研究进度相当快，氟化物、镍、锡、硒、硅和钒均相继在锡、硒、硅和钒均相继在1010年内列为必年内列为必需之类。需之类。l 目前，一般都承认有目前，一般都承认有1414种微量元素是种微量元素是动物和人类必需的，它们是铁、铜、锌、动物和人类必需的，它们是铁、铜、锌、锰、硒、铬、碘、钴、钼、氟、镍、锡、锰、硒、铬、碘、钴、钼、氟、镍、锡、硅、钒。硅、钒。现在学习的是第22页，共40页l l1.多数微量元素为金属多数微量元素为金属 l现代定为必需的现代定为必需
13、的14种微量元素中，金属元素占种微量元素中，金属元素占10种，非金属种，非金属2种，因此，必需微量元素的重要种，因此，必需微量元素的重要特征为大多数属于金属。特征为大多数属于金属。现在学习的是第23页，共40页l2.多数在元素周期表中居于前部位置多数在元素周期表中居于前部位置 l l 在元素周期表里和地壳表层所含有的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微量元素，全部处于周期表前布的53个个之中。之中。现在学习的是第24页，共40页l3.3.具有高度生物学活性及催化生化反应的能力具有高度生物学活性及
14、催化生化反应的能力 l 当人体必需的微量元素与氨基酸、蛋白质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，含钴的维生素的酶，含碘的甲状腺素，含钴的维生素B12，含，含铁的细胞色素等，会使金属铁的细胞色素等，会使金属-有机复合物产生各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。高度的生化效应。现在学习的是第25页，共40页l1 1）能使生化反应的底物成千上万倍
15、地）能使生化反应的底物成千上万倍地减少；减少；l2 2）使体内生化反应显著加速，甚至会）使体内生化反应显著加速，甚至会缩短几万到几十万倍；缩短几万到几十万倍；l3 3）使那些本来在自然条件下需要极高）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，能在体温温度才能进行的生化反应，能在体温的条件下顺利进行。的条件下顺利进行。l4 4）糖和脂肪的氧化，水的生成，都是）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在各种金属酶及含铁或铜的细胞色素催化下完成的。化下完成的。现在学习的是第26页，共40页l钴盐与有机钴化合物钴盐与有机钴化合物维生素维生素B12的作用就是一个典型的
16、离子。的作用就是一个典型的离子。l用氯化钴刺激造血活性以增加网织用氯化钴刺激造血活性以增加网织细胞，要用细胞，要用20mg才能发挥这种效能；才能发挥这种效能；而用维生素而用维生素B12则只需则只需0.0004mg就能就能达到同一生血效果，活性提高达达到同一生血效果，活性提高达5万万倍之多。倍之多。现在学习的是第27页，共40页l4.属于同一族的元素（特别是原子量重的）能属于同一族的元素（特别是原子量重的）能置换和相互置换置换和相互置换 l 这种特性可干扰各元素及其组成物质（特这种特性可干扰各元素及其组成物质（特别是酶）的作用及正常性质，甚至使酶灭活，别是酶）的作用及正常性质，甚至使酶灭活，引起
17、生化紊乱、病理变化和种种疾病。引起生化紊乱、病理变化和种种疾病。l 镉和铅能置换组织结构及酶中的锌，砷能置镉和铅能置换组织结构及酶中的锌，砷能置换磷，锶能置换钙，钼能置换铜，铑能置换钴，换磷，锶能置换钙，钼能置换铜，铑能置换钴，从而引起疾病或病变。从而引起疾病或病变。现在学习的是第28页，共40页l5.各微量元素间能相互影响、拮抗或协同其生各微量元素间能相互影响、拮抗或协同其生物学作用物学作用 l 镉和锌有显著的拮抗作用，镉能减少锌的吸镉和锌有显著的拮抗作用，镉能减少锌的吸收和生物学功能，锌能拮抗镉的毒性。收和生物学功能，锌能拮抗镉的毒性。l镉与铁也有镉与锌同样的相互拮抗作用；镉与铁也有镉与锌
18、同样的相互拮抗作用；l钼能阻碍铜的吸收，铜能对抗钼的毒性；钼能阻碍铜的吸收，铜能对抗钼的毒性；l硒能拮抗镉的毒性；硒能拮抗镉的毒性；现在学习的是第29页，共40页l砷能减弱硒的毒性，砷能减弱硒的毒性，l钴能增强硒的毒性。钴能增强硒的毒性。l铁和锰既能相互干扰在消化道的吸铁和锰既能相互干扰在消化道的吸收过程，又协同生血效果。收过程，又协同生血效果。l 可见微量元素间的作用是相当可见微量元素间的作用是相当复杂，而且又是相当重要的。复杂，而且又是相当重要的。现在学习的是第30页，共40页l6.元素周期表里同一族元素多数有相似的生物元素周期表里同一族元素多数有相似的生物学作用学作用 l 族的元素均能影
19、响胰岛素的作用；族的元素均能影响胰岛素的作用；lA族对骨骼多有较特殊的亲和力；族对骨骼多有较特殊的亲和力；lB族和族和B族对肾和肝组织有特殊亲和力；族对肾和肝组织有特殊亲和力；lA族对甲状腺有亲和力；族对甲状腺有亲和力；l族具有生血刺激作用，其作用强度如下：族具有生血刺激作用，其作用强度如下：l钛钛钒钒合合锰锰铁、钴、镍、铜铁、钴、镍、铜锌锌镓镓锗锗砷，砷，l虽然作用环节不同，但可相互促进、补充和制虽然作用环节不同，但可相互促进、补充和制约，以维持最适宜的造血条件。约，以维持最适宜的造血条件。现在学习的是第31页，共40页l7.7.在超过生理需要或改变氧化形态和在超过生理需要或改变氧化形态和存
20、在形式时能产生毒害作用存在形式时能产生毒害作用 l任何一种必需的微量元素，当超过正常摄任何一种必需的微量元素，当超过正常摄入量及含量就会引起毒害作用。像铁、铜、入量及含量就会引起毒害作用。像铁、铜、钴、锰等对机体如此重要的必需微量元素，钴、锰等对机体如此重要的必需微量元素，进入体内过多时也会引起急或慢性中毒。进入体内过多时也会引起急或慢性中毒。现在学习的是第32页，共40页l铁、铜、锌、锰、钴形成的酶及碘形成铁、铜、锌、锰、钴形成的酶及碘形成的甲状腺素，均有促进生长发育的作用。的甲状腺素，均有促进生长发育的作用。缺乏这些元素或其中一种，均可引起生缺乏这些元素或其中一种，均可引起生长发育停滞。长
21、发育停滞。现在学习的是第33页，共40页l微量元素代谢不平衡对中枢神经系统能微量元素代谢不平衡对中枢神经系统能产生种种不利影响及病变。产生种种不利影响及病变。现在学习的是第34页，共40页l种种实验及临床研究显示和证明，微量种种实验及临床研究显示和证明，微量元素能影响内分泌腺的功能、靶组织的元素能影响内分泌腺的功能、靶组织的活性及激素的生物学作用。微量元素过活性及激素的生物学作用。微量元素过多和过少都会引起各种疾病。多和过少都会引起各种疾病。现在学习的是第35页，共40页l铅过多铅过多可直接损伤人和动物的甲状腺功能，降低人可直接损伤人和动物的甲状腺功能，降低人和鼠类甲状腺摄取碘及血浆蛋白结合碘
22、，降低垂体激和鼠类甲状腺摄取碘及血浆蛋白结合碘，降低垂体激素的分泌及肾上腺皮质的技能，还可损伤生殖细胞及素的分泌及肾上腺皮质的技能，还可损伤生殖细胞及性机能。性机能。l铁过多铁过多对胰腺有不利影响，血色病的主要特征之对胰腺有不利影响，血色病的主要特征之一就是胰腺的纤维化和功能不良，出现糖尿病；色一就是胰腺的纤维化和功能不良，出现糖尿病；色素代谢紊乱出现皮肤黑棕色。素代谢紊乱出现皮肤黑棕色。l镍过多镍过多可加速催乳激素抑制因子的释放，通过下丘可加速催乳激素抑制因子的释放，通过下丘脑和垂体，使催乳激素分泌两减少；还能影响垂体其脑和垂体，使催乳激素分泌两减少；还能影响垂体其他激素的释放及生殖机能，使
23、动物产仔少。他激素的释放及生殖机能，使动物产仔少。现在学习的是第36页，共40页l缺锌缺锌影响垂体分泌促性腺激素，性腺机能减退，睾丸缩小，影响垂体分泌促性腺激素，性腺机能减退，睾丸缩小，重量减轻，精子数目减少，晚期可使精子的生成陷于停顿。重量减轻，精子数目减少，晚期可使精子的生成陷于停顿。l缺铜缺铜可使豚鼠及大鼠产生不孕，影响肾上腺皮质类固醇胰孕可使豚鼠及大鼠产生不孕，影响肾上腺皮质类固醇胰孕酮的合成。缺铜能降低多巴胺羟化酶的活性，使多巴胺合成障酮的合成。缺铜能降低多巴胺羟化酶的活性，使多巴胺合成障碍；而多巴胺一方面是合成去甲肾上腺素的前体，又是重要的碍；而多巴胺一方面是合成去甲肾上腺素的前体
24、，又是重要的神经传导介质。神经传导介质。l缺锰和锰中毒缺锰和锰中毒影响性机能，可使豚鼠胰腺发育不全、细胞影响性机能，可使豚鼠胰腺发育不全、细胞及胰岛素数目减少，糖耐量受损，多巴及多巴胺合成量减少，及胰岛素数目减少，糖耐量受损，多巴及多巴胺合成量减少，引起脑底各神经节及脑干的病变。引起脑底各神经节及脑干的病变。现在学习的是第37页，共40页l微量元素是人体、细菌及其他微生物都必需微量元素是人体、细菌及其他微生物都必需的营养要素。微量元素的变化既可影响人体，的营养要素。微量元素的变化既可影响人体，也能影响微生物的生长、繁殖、代谢及毒素也能影响微生物的生长、繁殖、代谢及毒素的产生。机体含铁、铜、锌总
25、量减少，均可的产生。机体含铁、铜、锌总量减少，均可减弱免疫机制，降低抵抗力，助长细菌感染，减弱免疫机制，降低抵抗力，助长细菌感染，感染后的死亡率亦较高。感染后的死亡率亦较高。l微生物生长和繁殖也需要铁、锌等微量元素微生物生长和繁殖也需要铁、锌等微量元素的适宜浓度，机体正是根据微生物的这种特的适宜浓度，机体正是根据微生物的这种特点，逐渐形成了一个自然的免疫过程，点，逐渐形成了一个自然的免疫过程，Weiburg称之为称之为“营养免疫营养免疫”机制。机制。现在学习的是第38页，共40页l人体内微量元素除含量过多和过少可以影响人体内微量元素除含量过多和过少可以影响肿瘤的发病率以外，这些元素氧化态的变化肿瘤的发病率以外，这些元素氧化态的变化及存在形式的不同，同样能影响肿瘤的产生及存在形式的不同，同样能影响肿瘤的产生及恶化程度，甚至能决定诱发、加速或抑制及恶化程度，甚至能决定诱发、加速或抑制和防止肿瘤的发生与发展。使用方法和途径和防止肿瘤的发生与发展。使用方法和途径（经口、吸入、注射）的不同，也会影响微（经口、吸入、注射）的不同，也会影响微量元素诱发或抑制肿瘤的作用。量元素诱发或抑制肿瘤的作用。现在学习的是第39页，共40页 1.样品的采集与保存样品的采集与保存 2.样品的制备和前处理样品的制备和前处理 3.样品的分析测定方法样品的分析测定方法现在学习的是第40页，共40页