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常量元素(macroelement)是构成有机体的必备元素,在有机体内所占比例较大,一般指在有机体内含量占体重0.01% 以上的元素。 [1]
植物体
植物体需较多常量元素,如每克干重需要氮1000微摩尔,碳、氢、氧3000~6000微摩尔,硫30微摩尔左右,而微量元素氮只需7微摩尔,钼只需0.014微摩尔。这些常量元素主要来自于水和空气中的碳、氢、氧;土壤和肥料中的氮、磷、钾、钙、镁、硫等元素,而在进行溶液培养时,培养液中其含量应较高。 [2]
人体
人体内总共含有60多种元素,其中有20多种是必需元素,对维持机体正常的生理功能具有重要意义。人体内含量较多的有碳、氢、氧、氮、磷、氯、钠、镁、钾、钙等,其中碳、氢、氧、氮是组成人体有机质的主要元素,占人体总重的96%以上。这些元素中除碳、氢、氧、氮等主要以有机物质形式存在外,其余各元素均为无机盐的矿物质存在。矿物质含量在人体内大于0.01%的各种元素,称为常量元素,包括钙、磷、钾、硫、氯、镁等7种。 [3]
标准健康成年人的元素组成为氧65%、碳18%、氢10%、氮3%、钙1.5%、磷1%、钾0.35%、硫0.25%、钠0.15%、氯0.15%、镁0.05%等,此11种含量均大于0.01%,为人体常量元素。 [4]
作用
钙Ca
钙占人体重的1.7%左右,99%以羟基磷酸钙的形式存在于骨骼和牙齿中,1%存在于血液中。钙在多种生理过程中发挥着重要作用,如在血液凝固中,它能促进凝血酶原转变为凝血酶,使伤口血液易凝固;在肌肉的伸缩运动中,它能活化ATP酶,保持肌体正常运动;在细胞膜的渗透性中,防止有害细菌、病毒或过敏原等进入细胞中。同时钙还是很好的镇静剂和镇痛剂,能有助于神经刺激的传达和减少人体疲劳,使人神经放松,容易入睡和恢复体力。但是,缺钙少儿患软骨病,中老年人出现骨质疏松症(骨质增生),受伤易流血不止,此外还易出现神经紧张,脾气暴躁、易失眠等现象。 [5]
成人对钙的需要量推荐值为1.0克/日以上。奶及奶制品是理想的钙源,此外海参、黄玉参、芝麻、蚕豆、虾皮、干酪、小麦、大豆、芥末、蜂蜜等也含有丰富的钙,而葡萄糖酸钙及乳酸钙易被吸收,是较理想的钙补充片剂。此外,适量的维生素D3及磷有利于钙的吸收。
磷 P
磷是人体细胞内液中含量最多的阴离子,是构成骨质、核酸的基本成份,既是肌体内代谢过程的储能和释能物质,又是细胞内的主要缓冲剂。成年人体中磷的含量约为700克,80%以不溶性磷酸盐的形式沉积于骨骼和牙齿中,其余主要集中在细胞内液中。人体内缺磷和摄入过量的磷都会影响钙的吸收,同时缺钙也会影响磷的吸收,人体每天摄入的钙、磷比为Ca/P≈1~1.5时,均有利于两者的吸收。正常的膳食结构一般不会缺磷。 [6]
镁 Mg
镁是生物必需营养元素之一,在人体中含量约为体重的0.05%,其50%沉积于骨骼中,其次在细胞内部,只有2%在血液中。镁和钙一样具有保护神经的作用,是很好的镇静剂,严重缺镁时,会使大脑的思维混乱、丧失方向感、产生幻觉甚至精神错乱,同时还可以防止动脉粥样硬化,还是降低血液中胆固醇的主要催化剂。人体中每一个细胞都需要镁,它对于蛋白质的合成、脂肪和糖类的利用及数百组酶系统都有重要作用。因为多数酶中都含有VB6,VB6必须与镁结合,才能被充分的吸收、利用,而缺少其中一种都会出现抽筋、颤抖、失眠、肾炎等症状,所以镁和VB6配合可治疗癫痫病。此外,镁和钙的比例为Mg/Ca=0.4~0.5时,可帮助钙的吸收。若缺少镁,钙会随尿液流失,若缺乏镁和VB6,则钙和磷会形成不溶性磷酸钙——结石(胆结石、肾结石、膀光结石),造成动脉硬化。镁还是利尿剂和导泻剂,若镁过量,则会导致镁、钙、磷从粪便、尿液中大量的流失,造成肌肉无力、眩晕、丧失方向感、反胃、心跳变慢、呕吐甚至失去知觉。因此对钙、镁、磷的摄取都要比例合适,才能健康长寿。镁最佳的来源是坚果、大豆和绿色蔬菜,而男人比妇女更需要镁。
钠、钾'、氯(Na、K、Cl)
钠、钾、氯是人体内的宏量元素,分别占体重的0.15%、0.35%、0.15%,钾主要存在于细胞内液中,钠主要存在于细胞外液中,而氯则在细胞内、外体液中都存在。这三种物质能使体液维持接近中性,决定组织中水分多寡;Na+在体内起钠泵的作用,调节渗透压,给全身输送水分,使养分从肠中进入血液,再由血液进入细胞中;K+有助于神经系统传达信息;Cl用于形成胃酸。这三种物质每天均会随尿液、汗液排出体外,健康人每天的摄取量与排出量大致相同,保证了这三种物质在体内的含量基本不变。人体内的钾和钠必须彼此均衡,过多的钠会使钾随尿液流失,过多的钾也会使钠严重流失。钠会促使血压升高,因此、摄入过量的钠会患高血压症,且具有遗传性;钾可激活多种酶,对肌肉的收缩非常重要,没有钾,糖将无法转化为能量或贮存在体内的肝糖中(为新陈代谢提供能量的物质),使肌肉无法伸缩,会导致麻痹或瘫痪。此外细胞内的钾与细胞外的钠,在正常情况下能形成均衡状态,当钾不足时,钠会带着许多水分进入细胞内使细胞胀裂,形成水肿。没有充足的镁会使钾脱离细胞,排出体外,而导致细胞产生缺钾,使血糖降低、心脏停止跳动。在美国一项调查发现50岁以下猝死于心脏病的人大多是心肌细胞内缺钾所致,因此建议每天钾、钠、镁、钙都应均衡摄入,才能保证身体健康,而钾主要由蔬菜、水果、粮食、肉类供给,而钠和氯则由食盐供给。
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初中化学重点:常量元素和微量元素有哪些?赶紧来看看吧!
参考文献
- ↑ 浮吟梅.高等职业教育“十三五”规划教材 食品营养与健康.中国轻工业出版社.2017.59
- ↑ [段毅. 茶树缺素症的诊断与矫治[J]. 农村经济与科技, 1998(1):35-36..中国知网.1998 ,引用日期2020-05-19]
- ↑ ,引用日期2020-05-19
- ↑ 王金亭,马宏,王玉江.生命科学导论.华中科技大学出版社.2014.20
- ↑ [方维忠,汪天柱.中老年病防控.上海科学普及出版社.2018.38]
- ↑ 王建玲,李爱勤.普通化学.中国农业大学出版社.2018.203