人体 构成生命的化学反应
编者注:这篇偶然的系列文章着眼于我们生活中至关重要的事物以及它们所构成的化学反应。
吃啥变啥。但是你还记得在硒上咀嚼一些钼或吃零食吗?身体中发现了大约60种化学元素,但它们所做的一切仍然未知。
大约96%的人体质量仅由四种元素组成:氧气,碳,氢和氮,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样。
一些较为突出的代表被称为宏观营养素,而那些仅出现在百万分之一或更低水平的代表被称为微量营养素。
这些营养素具有多种功能,包括骨骼和细胞结构的构建,调节身体的pH值,携带电荷和驱动化学反应。
美国食品和药物管理局已经为12种矿物质(钙,铁,磷,碘,镁,锌,硒,铜,锰,铬,钼和氯化物)设定了参考日摄入量。钠和钾也有推荐的水平,但它们是分开治疗的。
但是,这并不会耗尽您需要的元素列表。硫通常不被提及作为膳食补充剂,因为身体在蛋白质中含有大量的硫。
还有其他一些元素 - 如硅,硼,镍,钒和铅 - 可能起到生物学作用但不属于必需品。
“这可能是因为实验证据尚未确定生化功能,”俄勒冈州立大学莱纳斯鲍林研究所的维多利亚德雷克说。
有时候所有人都知道,当他们的饮食缺乏特定的非必需元素时,实验室动物表现不佳。然而,鉴定元素赋予的确切益处可能是困难的,因为它们很少以纯净形式进入身体。
美国饮食协会全国发言人Christine Gerbstadt说:“我们不把它们视为单一元素,而是将它们视为复合物中的元素。”
正常饮食由数千种化合物(一些含有微量元素)组成,其作用是正在进行的研究的研究。现在,我们只能肯定地说20个左右的元素正在做什么。这是一个快速的概述,括号中的体重百分比。
氧气(65%)和氢气(10%)主要存在于水中,占体重的约60%。几乎不可能想象没有水的生活。
碳(18%)是生活的代名词。它的核心作用是由于它有四个键合位点,可以构建长而复杂的分子链。此外,碳键可以以适量的能量形成和破坏,从而允许在我们的细胞中进行的动态有机化学。在许多有机分子中发现
氮(3%),包括构成蛋白质的氨基酸,以及构成DNA的核酸。
钙(1.5%)是人体中最常见的矿物质 - 几乎全部都存在于骨骼和牙齿中。具有讽刺意味的是,钙最重要的作用是身体功能,如肌肉收缩和蛋白质调节。事实上,如果一个人的饮食中没有足够的元素,身体实际上会从骨骼中吸收钙(导致骨质疏松症等问题)。
磷(1%)主要存在于骨骼中,但也存在于分子ATP中,ATP在细胞中提供能量以驱动化学反应。
钾(0.25%)是重要的电解质(意味着它在溶液中带电荷)。它有助于调节心跳,对神经中的电信号传递至关重要。
硫(0.25%)存在于两种氨基酸中,这对于赋予蛋白质形状很重要。
钠(0.15%)是另一种对神经中的电信号传导至关重要的电解质。它还可以调节体内水分。
氯(0.15%)通常在体内被发现为负离子,称为氯离子。该电解质对于维持流体的正常平衡很重要。
镁(0.05%)在骨骼和肌肉的结构中起重要作用。它还有300多种必需的代谢反应。
铁(0.006%)是几乎所有生物体代谢的关键因素。它也存在于血红蛋白中,血红蛋白是红细胞中的氧载体。一半的女性饮食中没有足够的铁。在牙齿和骨骼中发现
氟(0.0037%)。除了防止蛀牙外,它似乎对身体健康没有任何重要性。
锌(0.0032%)是所有生命形式的必需微量元素。几种蛋白质含有称为“锌指”的结构,有助于调节基因。众所周知,缺锌会导致发展中国家的侏儒症。
铜(0.0001%)在各种生物反应中作为电子供体是重要的。如果没有足够的铜,铁就不能在体内正常工作。
碘(0.000016%)是制造调节代谢率和其他细胞功能的甲状腺激素所必需的。碘缺乏会导致甲状腺肿和脑损伤,这是世界上许多地方的重要健康问题。
硒(0.000019%)对某些酶是必需的,包括几种抗氧化剂。与动物不同,植物似乎不需要硒来生存,但是它们确实吸收了硒,因此在富含硒的土壤中种植的植物有几种硒中毒现象。
铬(0.0000024%)通过与胰岛素相互作用来帮助调节糖水平,但确切的机制仍未完全了解。
锰(0.000017%)对于某些酶是必需的,特别是那些保护线粒体 - 在细胞内产生可用能量的地方 - 来自危险的氧化剂的酶。
钼(0.000013%)对几乎所有生命形式都是必不可少的。在人类中,将硫转化为可用形式是重要的。在固氮细菌中,重要的是将氮转化为可用的形式。维生素B12中含有
钴(0.0000021%),这在蛋白质形成和DNA调节中很重要。
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