{dy}节生物体内元素的分类
    自然界存在的90多种元素中，在人体内发现的有近60种。对生物体内元素的分类，由于分类标准不一致，各家意见不尽相同。比较得到公认的分类法有两种，把生物体内元素分为宏量元素和微量元素以及必需元素和有害元素。   
    一、宏量元素和微量元素 
    宏量元素是含量占生物体总质量0.01%以上的元素，包括C、H、O、N、P、S、Cl、K、Na、Ca、Mg11种元素。构成人体总质量的99.95%。凡含量占生物体总质量0.01%以下的元素称为微量元素，包括Fe、Cu、Zn、V、Cr、Mn、Co、Mo、Ni、Cd、F、Br、I、Se、Si、Sn、Pb、Hg、Li、B等，它们占人体总质量的0.03%左右。它们在生命活动过程中的作用十分这种划分方法只告诉我们元素在生物体内含量的高低，并没有说明这些元素中那些对人体有益，那些无益，甚至那些有害。
    二、必需元素和有害元素     
    1.划分标准 . 对于如何确定某种元素为必需元素，由于对“必需”的涵义理解不同，有多种不同的看法。概括起来定义必需元素时以下三点比较重要：（1）元素存在于健康组织中，直接影响生理功能，并参与正常代谢过程。（2）元素在生物体内的作用不可能为其它元素所代替，在各物种中有一定的浓度范围。（3）除去该元素时，生物体会发生某些生理病变—这种变态会伴随特殊的生物化学变化出现；而且这种生理病变在重新摄入该元素后可以恢复。宏量元素都是必需元素，而微量元素不一定是必需元素。
    2.必需微量元素.现在已知（或推测）的生命必需元素至少26种，它们是：H、C、O、N、P、S、Na、K、Ca、Mg、Cl、Fe、Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Cr、Se、V、Ni、B、Sn、Si、I、F。其中微量元素有15种，他们是Fe、Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Cr、Se、V、Ni、B、Sn、Si、I、F。由于目前人们对某些微量元素的生理功能了解肤浅，认识也不xx一致，在不同的文献与教科书中，列举的必需元素的数目不尽相同。例如已有教科书把Br、As、W列为必需元素。已有材料表明，饮食中xx缺乏As，会导致发育和生殖失调。这些不同看法的存在，正好说明划分必需微量元素的标准是不好掌握的，尤其是在具体应用这些标准时，还存在许多实验上的困难
    在生物体内，H、C、O、N、P和S占有很大比例，它们组成生物体中的蛋白质、脂肪、核酸等物质。26种必需元素也不是任何生物都必不可少的。对于植物来说Na并非必需元素，人和动物要补充食盐，也是由于食用植物不能提供Na的缘故。B对动物似乎并不那么重要，而对植物则是xx必需的。
    3.有害微量元素.所谓有害微量元素是指那些存在于生物体内时，会阻碍生物机体正常代谢过程和影响生理功能的微量元素，如Be、Pb、Cd、Hg、和As等，其中Pb、Cd、Hg、和As的毒性已为人共知，而Be对人体的毒害作用则是许多人不xx了解的。
4.尚未确定的微量元除了上述元素外，还有20~30种普遍存在于组织中的元素，其浓度可变，其生理作用尚未xx确定，称之为尚未确定元素。这些元素有的可能是生命体所必需的，有的可能是有害的，有些可能本来对人体既无益处，也无害处，而是生命体在新陈代谢过程中的过客—由于自然界含有这种元素，它进入植物体，再进入动物和人体，人体不得不吸收了它，但它对生命无任何作用，最终还是被人体排出体外。
    三、微量元素的“双重品格”             
    某种化学元素在体内的浓度范围明显的影响着它对生物体是“必需”，还是“有害”的性质。法国学者在研究锰对植物生长的影响提出了一个最适营养定律：植物缺少某种必需元素时，就不能成活；当该元素适量时就能茁壮成长，但过量时又是有害的。该定律不仅适用于植物，也适用于一切生物。
    随着微量元素对人体生物学作用方面的知识不断积累，人们对人体健康和元素浓度等关系的认识也不断深化。人体中任何一种必需元素明显减少或缺乏时，人便处于生理上的不正常状态；同样如果过量，则不论该元素在适量时对生命是多么重要，也会对人体产生毒害，使人处于病态情况，严重时甚至有致命的危险。总之，既便是必需元素，当浓度超过一定界限时也会对人体产生毒害，而某些有害元素在极低浓度下也可能有一定的生理功能。
    第二节生物体内元素的生物功能
    必需元素在生物体内所发挥的生理和生化作用主要有以下几个方面。
    一、结构材料     
    这里所说的结构材料是指组成骨骼和牙齿的结构材料。作为结构材料的元素有钙、磷、氟等。钙和磷是宏量元素，氟是微量元素。正常成人体内含氟2.6g，居人体内微量元素的第三位。氟对牙齿及骨骼的形成及其结构、对钙和磷的代谢均有重要作用。
    二、运载作用
    某些金属和其它物质在体内的吸收、运输和传递，往往不是简单的扩散和渗透过程，而需要有载体。金属离子或它们所形成的一些配位化合物在这个过程中担负着重要作用。
    三、组成金属酶或作为酶的xx剂
人体内有1/4酶的活性与金属有关，有些金属参与酶的固定组成，这样的酶称为金属酶；还有一些酶必需有金属离子存在时才能被xx，发挥它的催化功能，这些酶称为金属xx酶。
    四、“信使”作用
    生物体需要不断地协调机体内的各种生物过程，这就需要有各种传递信息的系统。通过化学信使传递信息就是其中的一种方式。
    五、影响核酸的物理化学性质
    （1）金属离子可以通过酶的作用而影响核酸的复制、转录和翻译过程。不少DNA聚合酶必须在有金属离子参与时才能完成其复制机能。
    （2）金属离子可以直接影响核酸的物理化学性质和生物活性。已经知道，金属离子对于维持核酸的双螺旋结构和核蛋白体的结构起着重要作用。
    六、调节体液的物理化学性质
    体液主要是由水和溶解于其中的电解质等物质组成，生物体的大部分生命活动是在体液中进行。为保证体内正常的生理和生化活动和功能，需要维持体液中水、电解质平衡和酸碱平衡。承担这个任务的是存在于体液中的一些无机离子。
    七、参与xx的组成或影响xx的功能
    某些金属元素对胰岛素分泌的控制以及对其生理功能的影响，较典型地说明了金属元素与xx功能的关系。
    第三节微量元素的重要性                   
    由于生物体内的微量元素不断被发现，微量元素的重要作用日益为人们所了解。尽管微量元素在生物体内的含量只有10万分之几，其作用不容忽视。人类无法在体内制造出自身需要的微量元素，只能通过摄入食物来补充。从这个意义上说，微量元素对于生命的作用比维生素更重要。
    一、微量元素肥料                              
    人们很早就认识到植物的一些病变与缺乏某些微量元素有关。施用微量元素可以提高农作物的产量。人工栽培作物施用微量元素肥料有以下几方面的意义。（1）增强农作物的抗病能力。（2）增加农作物的产量。（3）改善人工栽培作物的品质。（4）保证人体有足够的微量元素来源。目前一个引人注目的问题是稀土微量元素肥料的应用。据研究报道，稀土肥料可使小麦、棉花、大豆、花生、烤烟、西红柿等争产5%～10%，但大面积推广使用稀土微量元素应搞清楚两点：其一稀土元素通过食物链有可能在人体内不断积累，当积累量达到一定程度时，是否会引起病变？其二稀土元素是否会影响人体的遗传过程，这种作用是否有可能经过几代人的积累而影响人口质量？
    二、微量元素与地方病                                 
    几十年来，由于环境地球化学的发展，对不同地区人体中化学元素的测定的结果证明，地壳中存在的各种化学元素，在人体中几乎都能找到。人类在地球表面上生息繁衍，在进化过程中同周围环境建立了极为密切的关系，这种关系使人和周围环境始终保持着一定的动态平衡。当一个地区的某种元素缺乏或过多时，这种动态平衡就遭到破坏，人体就会发生某种病变。这就叫地方病。
    人类在生活的过程中也会对环境施加影响，这种影响有时会大到足以改变环境状况的程度。这种环境的变化又会发生反馈作用，影响人体的健康。一方面是某些微量元素，特别是有害元素过多而造成环境污染；另一方面则是某些必需微量元素的减少而引起病变。
    微量元素是通过食物和饮水进入体内。因此，对食物的人为加工也在很大程度上影响微量元素在人体的含量。如现代人体中Mn、Cr的含量小于原始人体中的含量，可能与食物的精加工有关。
    三、有害微量元素对人体的影响                                 
    目前，世界公认的四大无机污染元素是：汞、铅、镉和砷。
   1.汞.水俣病是因环境污染而引起的曾经震惊世界的公害病，也是世界上{dy}列因环境所致的公害病。病因是由于汞污染所致，汞化合物分无机汞和有机汞。金属汞吞服后不易吸收，但汞蒸气通过呼吸道进入肺部，则易被人体吸收，而造成危害。对人体危害{zd0}的是有机汞。环境中任何形式的汞，均可在一定条件下，经微生物的作用转化为具有剧烈毒性的甲基汞。甲基汞易被水生生物富集于体内。而作为食物链终端的人会因甲基汞的逐渐积累而发生慢性中毒。汞的致毒作用，目前认为是汞与蛋白质中的－SH基有较强的亲和力，与之结合后，使一系列含－SH基的酶失去活性。同时甲基汞也会致使细胞膜的通透性发生改变，从而破坏细胞的离子平衡，抑制营养物质进入细胞内，或引起离子渗出细胞膜，导致细胞坏死。
    2.铅.铅虽然还未像汞那样曾经引起过举世瞩目的公害病，但铅对人体的毒害作用也是人所共知的。铅的毒性主要是慢性中毒。像汞一样，与人体一系列蛋白质、酶和氨基酸中的-SH基结合干扰机体内许多方面的生化和生理作用；另一方面，它还可以引起原卟啉代谢紊乱，使合成原卟啉Ⅸ过程中的一些酶受到抑制，血红蛋白不能正常合成。
铅主要是经呼吸道进入人体。在铅的化合物中，以四乙基铅的毒性{zd0}，危害{zd0}。另外一些水溶性的无机铅盐，毒性也较大。铅的污染主要包括三大污染源：一是汽油燃烧。二是有色金属冶炼。三是涂料工业使用大量的含铅颜料。
    3.镉.镉是继汞和铅之后污染环境威胁人类健康的第三大金属元素。“痛痛病”是镉引起的公害病。人们对镉的毒性的认识，经历了相当长的时间。其毒性作用，除干扰Cu、Co、Zn的代谢外，还直接抑制某些酶系统，特别是那些需要锌xx的酶系统。由于镉与－SH、－COOH、－OH等结合时，其亲和力比锌大，体内的一些含锌酶的锌被镉取代而丧失酶的功能。另外，研究表明镉又是一种十分可疑的致癌物。环境中镉的主要污染源是“三废”。
     4.砷.砷是一种毒物，但并不是所有的砷的化合物都是有毒的。单质砷因不溶于水，进入人体后几乎不被吸收而排除体外，所以xx性。有机砷除砷化氢衍生物外，一般毒性也较弱。三价砷对细胞的毒性最强，五价砷毒性较弱。砷的化合物只有xx、三氯化砷、亚砷酸、砷化氢等才有直接的毒害作用。砷及其化合物对人体内酶蛋白的-SH基有特殊的亲和力，特别是与丙酮酸氧化酶的-SH基结合使酶失活，而影响细胞的正常代谢，导致细胞死亡。砷除急性中毒外，还会引起慢性中毒，由于慢性中毒有很长的潜伏期，它有很大危险性。
    上述四种有害无机元素的致毒作用都有一个共同特点：它们都易与蛋白质和酶中的-SH基结合，从而破坏其生物活性。
    四、微量元素的协同作用和拮抗作用
    微量元素的拮抗作用是指生物体内一种元素抑制另一种元素的生理学作用的现象。这可以是一种元素抑制另一种元素的生理功能，也可以是一种元素抑制另一种元素的毒害作用。微量元素的协同作用是一种元素促进生物体内另一种元素的生物学活性的作用。在研究微量元素的生理学作用时，在不同条件下往往会得出相反的结论，这可能与微量元素的拮抗作用和协同作用有关。
    微量元素的协同作用和拮抗作用的现象相当普遍。铜和锌呈拮抗作用，当牛和羊的饲料中含有大量的锌时，动物吸收铜的能力显著下降。铜与镉也显示拮抗作用，镉的存在会干扰铜在肠道的吸收。锌和镉也有拮抗作用，锌可以减弱镉的毒性。铜与铁在机体内显示生理协同作用。含铜的血蓝蛋白是铁和锌之间直接的分子桥梁，没有铜，铁在生物合成机制中就不能进入血红蛋白分子。当铁充足而缺少铜时人和动物照样发生贫血。
目前，人们对拮抗作用和协同作用的认识还是很肤浅的。拮抗作用和协同作用的实质是什么？它们的机理任何？这些都需要人们去探讨和解答。这些问题的解决，无疑对人体生理、病理、临床防治及公共卫生有重大的实际意义。