人體 構(gòu)成生命的化學(xué)反應(yīng)
編者注:這篇偶然的系列文章著眼于我們生活中至關(guān)重要的事物以及它們所構(gòu)成的化學(xué)反應(yīng)。
吃啥變啥。但是你還記得在硒上咀嚼一些鉬或吃零食嗎?身體中發(fā)現(xiàn)了大約60種化學(xué)元素,但它們所做的一切仍然未知。
大約96%的人體質(zhì)量僅由四種元素組成:氧氣,碳,氫和氮,其中大部分以水的形式存在。剩下的4%是元素周期表的稀疏采樣。
一些較為突出的代表被稱為宏觀營養(yǎng)素,而那些僅出現(xiàn)在百萬分之一或更低水平的代表被稱為微量營養(yǎng)素。
這些營養(yǎng)素具有多種功能,包括骨骼和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的構(gòu)建,調(diào)節(jié)身體的pH值,攜帶電荷和驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)。
美國食品和藥物管理局已經(jīng)為12種礦物質(zhì)(鈣,鐵,磷,碘,鎂,鋅,硒,銅,錳,鉻,鉬和氯化物)設(shè)定了參考日攝入量。鈉和鉀也有推薦的水平,但它們是分開治療的。
但是,這并不會耗盡您需要的元素列表。硫通常不被提及作為膳食補(bǔ)充劑,因?yàn)樯眢w在蛋白質(zhì)中含有大量的硫。
還有其他一些元素 - 如硅,硼,鎳,釩和鉛 - 可能起到生物學(xué)作用但不屬于必需品。
“這可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)證據(jù)尚未確定生化功能,”俄勒岡州立大學(xué)萊納斯鮑林研究所的維多利亞德雷克說。
有時(shí)候所有人都知道,當(dāng)他們的飲食缺乏特定的非必需元素時(shí),實(shí)驗(yàn)室動物表現(xiàn)不佳。然而,鑒定元素賦予的確切益處可能是困難的,因?yàn)樗鼈兒苌僖约儍粜问竭M(jìn)入身體。
美國飲食協(xié)會全國發(fā)言人Christine Gerbstadt說:“我們不把它們視為單一元素,而是將它們視為復(fù)合物中的元素。”
正常飲食由數(shù)千種化合物(一些含有微量元素)組成,其作用是正在進(jìn)行的研究的研究。現(xiàn)在,我們只能肯定地說20個(gè)左右的元素正在做什么。這是一個(gè)快速的概述,括號中的體重百分比。
氧氣(65%)和氫氣(10%)主要存在于水中,占體重的約60%。幾乎不可能想象沒有水的生活。
碳(18%)是生活的代名詞。它的核心作用是由于它有四個(gè)鍵合位點(diǎn),可以構(gòu)建長而復(fù)雜的分子鏈。此外,碳鍵可以以適量的能量形成和破壞,從而允許在我們的細(xì)胞中進(jìn)行的動態(tài)有機(jī)化學(xué)。在許多有機(jī)分子中發(fā)現(xiàn)
氮(3%),包括構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸,以及構(gòu)成DNA的核酸。
鈣(1.5%)是人體中最常見的礦物質(zhì) - 幾乎全部都存在于骨骼和牙齒中。具有諷刺意味的是,鈣最重要的作用是身體功能,如肌肉收縮和蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)。事實(shí)上,如果一個(gè)人的飲食中沒有足夠的元素,身體實(shí)際上會從骨骼中吸收鈣(導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥等問題)。
磷(1%)主要存在于骨骼中,但也存在于分子ATP中,ATP在細(xì)胞中提供能量以驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)。
鉀(0.25%)是重要的電解質(zhì)(意味著它在溶液中帶電荷)。它有助于調(diào)節(jié)心跳,對神經(jīng)中的電信號傳遞至關(guān)重要。
硫(0.25%)存在于兩種氨基酸中,這對于賦予蛋白質(zhì)形狀很重要。
鈉(0.15%)是另一種對神經(jīng)中的電信號傳導(dǎo)至關(guān)重要的電解質(zhì)。它還可以調(diào)節(jié)體內(nèi)水分。
氯(0.15%)通常在體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)為負(fù)離子,稱為氯離子。該電解質(zhì)對于維持流體的正常平衡很重要。
鎂(0.05%)在骨骼和肌肉的結(jié)構(gòu)中起重要作用。它還有300多種必需的代謝反應(yīng)。
鐵(0.006%)是幾乎所有生物體代謝的關(guān)鍵因素。它也存在于血紅蛋白中,血紅蛋白是紅細(xì)胞中的氧載體。一半的女性飲食中沒有足夠的鐵。在牙齒和骨骼中發(fā)現(xiàn)
氟(0.0037%)。除了防止蛀牙外,它似乎對身體健康沒有任何重要性。
鋅(0.0032%)是所有生命形式的必需微量元素。幾種蛋白質(zhì)含有稱為“鋅指”的結(jié)構(gòu),有助于調(diào)節(jié)基因。眾所周知,缺鋅會導(dǎo)致發(fā)展中國家的侏儒癥。
銅(0.0001%)在各種生物反應(yīng)中作為電子供體是重要的。如果沒有足夠的銅,鐵就不能在體內(nèi)正常工作。
碘(0.000016%)是制造調(diào)節(jié)代謝率和其他細(xì)胞功能的甲狀腺激素所必需的。碘缺乏會導(dǎo)致甲狀腺腫和腦損傷,這是世界上許多地方的重要健康問題。
硒(0.000019%)對某些酶是必需的,包括幾種抗氧化劑。與動物不同,植物似乎不需要硒來生存,但是它們確實(shí)吸收了硒,因此在富含硒的土壤中種植的植物有幾種硒中毒現(xiàn)象。
鉻(0.0000024%)通過與胰島素相互作用來幫助調(diào)節(jié)糖水平,但確切的機(jī)制仍未完全了解。
錳(0.000017%)對于某些酶是必需的,特別是那些保護(hù)線粒體 - 在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生可用能量的地方 - 來自危險(xiǎn)的氧化劑的酶。
鉬(0.000013%)對幾乎所有生命形式都是必不可少的。在人類中,將硫轉(zhuǎn)化為可用形式是重要的。在固氮細(xì)菌中,重要的是將氮轉(zhuǎn)化為可用的形式。維生素B12中含有
鈷(0.0000021%),這在蛋白質(zhì)形成和DNA調(diào)節(jié)中很重要。
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