走进人体元素周期表

撰文/朱英洁（中国科学院兰州化学物理研究所）绘图/ 黄金

目前，地球上已发现90多种化学元素。神奇的是，这90多种元素全部存在于人体中。让我们走进人体化学元素的微观世界，一起来认识一下它们吧！

“一方水土养一方人”的化学体现

化学元素是具有相同核电荷数(核内质子数)的一类原子的总称。根据含量不同，人体中的化学元素可分为大量元素(含量＞0.01%)和微量元素(含量＜0.01%)。其中，氧(O，65%)、碳(C，18%)、氢(H，10%)、氮(N，3%)、钙(Ca，1.5%)、磷(P，1%)、钾(K，0.35%)、硫(S，0.25%)、钠(Na，0.15%)、氯(Cl，0.15%)、镁(Mg，0.05%)这11种元素组成了大量元素，其余为微量元素。

碘(I)、锌(Zn)、硒(Se)、铜(Cu)、钼(Mo)、铬(Cr)、钴(Co)及铁(Fe)等8种微量元素是人体必需的，它们参与了人体的生命活动，保障了人体的正常运行，含量过多或过少都将影响身体健康。

研究表明，同一种化学元素在人体中不同部位的含量是不同的。例如铁(Fe)主要分布在血液中，碘(I)主要分布在甲状腺。此外，同一种化学元素在人体中的含量会随年龄增长发生变化，例如钙（Ca）、铁(Fe)、锌(Zn)和铜(Cu)的含量在逐渐减少。

“一方水土养一方人”，由于土壤、地质、气候、水文等条件不同，食物和环境中的化学元素具有明显差异，因此不同地区的人，体内化学元素含量也不同。

小元素大作用

氧(O)、碳(C)、氮(N)、氢(H)、硫(S)和磷(P)是构成人体中蛋白质、脂肪、糖类等物质最基本的化学元素。例如，碳是生物大分子的基本骨架，每一个单体（如氨基酸）都以若干相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，再由许多单体构成多聚体（如蛋白质）。蛋白质、核酸、多糖（如淀粉）等都属于生物大分子。而脂肪虽然不属于生物大分子，但它的基本骨架也是碳链。

钾(K)、钠(Na)、氯(Cl)是人体内重要的电解质。其中，钾主要存在于细胞内液中，钠则存在于细胞外液中，而氯在细胞内、外体液中都存在。这3种元素共同参与调节，能使体液维持接近中性，而且决定了组织中水分的多少。同时，它们对于内分泌也非常重要，氯用于形成胃酸，钾有助于神经系统传达信息,而且钾可激活多种酶，对肌肉的收缩非常重要。

知识链接体液=细胞外液+细胞内液

细胞外液是指人体内存在于细胞外的体液。主要包括组织液（组织间隙液的简称）、血浆（血液的液体部分）和淋巴液、脑脊液等，占体液总量的1/3。人体内的细胞外液构成了体内细胞生活的液体环境，这个液体环境叫作人体的内环境。

细胞内液是机体细胞总体所含的体液，主要包括细胞质基质、核液、细胞器的基质的细胞液，占体液总量的2/3。

细胞外液与细胞内液共同组成了人体内的体液。需要注意，汗液、尿液、消化液、泪液等虽然来自于体液，但它们只是在体内暂存，能与外界直接接触，不属于体液。

在人体内，钙(Ca)元素99%以羟基磷酸钙的形式存在于骨骼和牙齿中，血液中占0.1%。离子态的钙可促进凝血酶原转变为凝血酶，使伤口处的血液凝固。钙在其他多种生理过程都有重要作用，例如：在肌肉的伸缩运动中，它能活化ATP酶（三磷酸腺苷酶），保持肌体正常运动；有助于神经刺激的传达和放松；降低细胞膜的渗透性，防止有害细菌、病毒或过敏原等进入细胞中；帮助人们减轻疲劳、加速体力恢复。

镁（Mg）也是生物必需的化学元素之一。人体中的镁50%沉积于骨骼中，其次在细胞内部，血液中只占2%。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，会使大脑思维混乱、丧失方向感、产生幻觉，甚至精神错乱。镁是降低血液中胆固醇的主要催化剂，又能防止动脉粥样硬化，所以摄入足量的镁，可以防治心脏病。镁又是人和哺乳类动物体内多种酶的活化剂。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。

钴（Co）元素是维生素B12的重要组成部分，它对蛋白质、脂肪、糖类代谢，血红蛋白的合成都具有重要的作用，并可扩张血管、降低血压。但钴过量可引起红细胞过多症，还可引起胃肠功能紊乱、耳聋、心肌缺血。

元素存在于地球的每个角落，构成世间万物。在认识元素的过程中，我们发现了生命的神奇。关于元素更多的神奇力量，等待着我们去继续探索！