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　　現(xiàn)行中學(xué)、中�！痘瘜W(xué)》教材中，對“化學(xué)元素”部分側(cè)重介紹了它們的理化性質(zhì)、原子結(jié)構(gòu)等，對它們的生理功能或者說它們在生命體中的作用卻較少提及。筆者在這些年的教學(xué)實踐中，把元素的理化性質(zhì)等結(jié)合生理功能一起介紹，發(fā)現(xiàn)更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時拓寬了學(xué)生的知識面，收到了良好的效果，現(xiàn)將一些常見元素的生理功能綜述如下：

　　1．堿金屬（第IA族）

　　鈉和鉀是生物必需的重要元素，在高等動物體內(nèi)是按比例存在的。Na+、K+對于維持體液滲透壓和平衡有一定的作用；若組織中的Na+、K+濃度增高，可提高神經(jīng)肌肉的興奮性，當(dāng)食物中鈉不足時，會影響有機體內(nèi)的新陳代謝和消化作用。而鉀對植物體內(nèi)糖類等的形成有很大影響，缺鉀時禾本科植物的籽實及塊根、莖作物的根莖的淀粉含量就會顯著降低；同時，鉀對植物機械組織的發(fā)育也起著重要的作用，施用鉀肥可以促進纖維管束的發(fā)育，使厚角組織的細胞加厚，使韌皮部導(dǎo)管發(fā)育良好。

　　植物在生長期內(nèi)需要很多鉀肥，尤其是一些經(jīng)濟類作物如麻類、向日葵、根莖作物（馬鈴薯、甜菜）對鉀的需要量更大。農(nóng)村中常用草木灰做鉀肥，其主要成分是K2CO3，其次是KCl和少量K2SO3，所以草木灰中90%以上的鉀肥是水溶性的，易被植物吸收，此外草木灰中尚含有較多的磷和鈣。

　　鋰在人體內(nèi)不參與新陳代謝，也不參與蛋白質(zhì)或血漿結(jié)合，大量鋰鹽會引起中毒，主要影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)，產(chǎn)生疲倦、昏睡、嘔吐、腹瀉等。鋰鹽可治療狂郁精神病。

　　2．堿土金屬（第VIIA族）

　　鎂是動植物必需的營養(yǎng)元素，鎂對人的肌肉的新陳代謝有相當(dāng)重要的意義，是多種酶的激活劑，是細胞內(nèi)的重要陽離子，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有抑制作用。鎂是葉綠素的組成部分，而且在糖類的代謝中起著重要作用，在植物的結(jié)實過程中需要較多的鎂。

　　鈣也是動植物必需的營養(yǎng)元素，是構(gòu)成植物細胞壁和動物骨骼的主要成分，人體內(nèi)鈣的99%存在于骨骼和牙齒中，其余主要分布于體液內(nèi)，參與某些重要的酶反應(yīng)。而鈣能降低神經(jīng)和骨骼的興奮性，當(dāng)血鈣過低時可發(fā)生手足抽搐；鈣離子可增強心肌興奮——收縮偶聯(lián)，有利于心肌收縮；鈣可以降低毛細血管通透性，因此可用鈣制劑（如葡萄糖酸鈣）治療蕁麻疹、過敏性皮炎；血鈣還參與血液的凝固作用；鈣還能中和生物體內(nèi)的有機酸，對動植物體液的幾種生理平衡起著重要的作用。

　　值得起提出的是，鎂的存在對鈣的吸收有密切關(guān)系，缺鎂時顯著地影響鈣的代謝作用。有文獻認為鍶也是人體必需的微量元素之一，它是骨骼、牙齒的組成部分，在機體中起著促進鈉排出、減少鈉吸收的生理功能。

　　3．硼族元素（第IIIA族）

　　硼是植物生長和發(fā)育所必需的微量元素之一，雖然植物需要硼的量很少，但缺硼時，植物的根、莖等器官的生長發(fā)育就將受到阻礙，特別對于甜菜、馬鈴薯、蘿卜等塊根作物以及棉花、亞麻、煙草、苜蓿等影響很大，硼肥對葡萄和蘋果生長所起的良好效果也得到證明。此外，硼還可以增進植物的抗病力。

　　鋁在動植物組織中廣泛分布著，其生理功能尚不明確。

　　4．碳族元素（第IVA族）

　　碳是一切有機物的最基本組成元素。

　　硅則是哺乳動物和有機體正常生長和骨骼鈣化所不可缺少的。硅在人的主動脈壁內(nèi)含量較高，主要存在于膠原和彈性蛋白中，其在主動脈壁內(nèi)的含量隨年齡增長而減少，硅的缺乏與老年人動脈粥樣硬化有關(guān)。鳥類的羽毛和動物的毛發(fā)、皮膚以及許多喬本科植物中都有硅，蘆葦莖桿和竹子中硅的含量更高。植物體中的硅（以SiO2而不是純硅的形式）是根部從土壤中吸收的。

　　人若長期吸入含硅的粉塵將引起一種叫“矽肺”的慢性病，這是一種對人體健康危害較大的職業(yè)病，會造成勞動力喪失甚至死亡。

　　錫被認為是人體中必需的微量元素之一，有促進蛋白質(zhì)及核酸反應(yīng)，維持黃酶活性的生理功能。

　　鉛是本族元素中對人類健康危害較大的元素，它能夠在體內(nèi)積聚而引起鉛中毒，中毒者有疲倦、失眠、體衰、早死和不孕、流產(chǎn)、死胎等癥狀。各種鉛化物的毒性不同，在體內(nèi)溶解度大的毒性大，如碳酸鉛、一氧化鉛，汽油中的防震劑四乙基鉛、硫酸鉛等；而溶解度小的毒性小，如硫化鉛、硅酸鉛等。

　　5．氮族元素（第VA族）

　　氮是構(gòu)成蛋白質(zhì)的重要元素之一（蛋白質(zhì)中含氮量約為16%），蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)所起的許多特殊變化是一切生命過程的基礎(chǔ)，沒有蛋白質(zhì)就沒有生命，蛋白質(zhì)是生命的表達形式。

　　雖然氮是維持動、植物生命現(xiàn)象所不可缺少的元素，大氣中又有取之不盡的游離N2，但是除豆科植物等的根瘤菌和土壤中的固氮菌類能將空氣中的氮固定下來供植物吸收利用外，一般動植物都不能直接利用空氣中的游離氮，而需通過人工合成各類氮肥才能被植物吸收合成為植物蛋白質(zhì)，動物則通過攝食植物或其它動物獲得蛋白質(zhì)。

　　磷也是生物體組成中的重要元素，動植物的多種蛋白質(zhì)中都含有磷，在脊椎動物的骨骼中還含有大量的磷酸鈣。磷以磷酸根的形式參與許多代謝過程，例如構(gòu)成磷脂、形成腺苷三磷酸（ATP）、磷酸葡萄糖等，此外，磷酸一氫鹽和磷酸二氫鹽（HPO42-，H2PO4-）還是很重要的緩沖劑，對于維持體液酸堿平衡起著重要作用。

　　三價砷劇毒，如As2O3（俗稱砒霜）能和體內(nèi)巰基（-SH）反應(yīng)，阻礙體內(nèi)酶的正常作用。五價砷（如As2O5）在十分大量時才有毒。

　　6．氧族元素（第VIA族）

　　氧在生物界所起的作用是相當(dāng)重要的，絕大部分生物靠氧實現(xiàn)呼吸作用，而生物體死后，腐爛過程也靠氧的作用使復(fù)雜有機體分解為較簡單的物質(zhì)，最后變成CO2、水和氮重新參加自然界中總的物質(zhì)循環(huán)。

　　硫是構(gòu)成蛋白質(zhì)的重要元素之一（主要構(gòu)成甲硫氨酸和半胱氨酸），普通蛋白質(zhì)中硫的含量約為0.3-2.5%，動物體中的硫大部分存在于毛發(fā)、軟骨等組織內(nèi)。

　　硒是人體必需的微量元素之一，在體內(nèi)總量為14-20mg，在組織和器官中分布廣泛，尤以肝、胰、腎、心等器官含量較多。硒是谷胱苷肽過氧化物酶的重要組成成分，該酶有抗氧化作用，是重要的自由基清潔劑，對細胞膜有保護作用。

　　硒對有害重金屬具有解毒功能，在體內(nèi)可與重金屬汞、鎘、鉛等結(jié)合形成金屬硒蛋白復(fù)合物而解毒，并使有害金屬排除體外。另外，硒還有促進生長發(fā)育、保護視覺器官及抗腫瘤的作用。

　　7．鹵族元素（第VIIA族）

　　氟是廣泛分布于生物體各組織中的一種元素，正常骨骼中含氟0.01-0.03%，牙釉中含0.01-0.02%，在齒骨中以CaF2形式存在。少量氟對預(yù)防齲齒有效，飲水中含氟以1ppm為宜，但也不宜過多，飲水中含氟若超過2ppm，反而會使牙釉受損，發(fā)生齲齒。

　　氯是人體必需的宏量元素，在機體中，氯離子除與鉀離子、鈉離子合作參與生理作用外，還是多種體液（包括血、尿等）的成分，Cl-還能激活唾液淀粉酶，并能形成胃液中的鹽酸，所以當(dāng)食物中缺少NaCl時就會發(fā)生胃酸減少、食欲不振、軟弱無力、生長遲緩、生殖反常等現(xiàn)象。當(dāng)然，過量攝入NaCl對于高血壓病人也是有危害的。

　　溴的化合物對于中樞神經(jīng)系統(tǒng)有抑制作用，醫(yī)學(xué)上常把溴化鉀（KBr）、溴化鈉（NaBr）和溴化銨（NH4Br）混合為“三溴合劑”用做鎮(zhèn)靜劑。此外，溴蒸汽能刺激眼膜，使人流淚，所以在軍事上溴的某些有機化合物（如溴丙酮、溴化芐和溴醋酸乙酯等）被裝在催淚彈里，用做催淚劑。

　　碘是生命必需的微量元素之一，在高等哺乳動物中，碘主要集中在甲狀腺里，是甲狀腺素的組成部分。對于人體而言，甲狀腺素能促進物質(zhì)和能量代謝，細胞中大約有100種以上的酶系統(tǒng)受甲狀腺素的調(diào)節(jié)。因此，若膳食中缺碘，會使甲狀腺素分泌減少，降低肌體新陳代謝，同時導(dǎo)致甲狀腺結(jié)構(gòu)改變，表現(xiàn)為“地方性甲狀腺腫大”；若嬰幼兒甲狀腺發(fā)育不全，則發(fā)生呆小�。�克汀病），表現(xiàn)為生長發(fā)育遲緩，智力低下或癡呆。我國在碘缺乏病的防治中，采取食鹽加碘（實際是加碘酸鉀KIO3）的方法取得很好的效果。當(dāng)然，大量碘對人體來說是有毒的，甚至?xí)�使人中毒死亡。碘單質(zhì)是一種氧化劑，有較強的消毒作用，常溶于酒精，配成2%碘酊（碘酒）用做皮膚消毒劑，碘酒不能與紅汞（紅藥水）同時涂用，因為I2能將紅汞分子中的汞原子氧化成刺激性很強的Hg2I2。

　　8．第IB、IIB族元素

　　銅是人體必需微量元素之一，在體內(nèi)組成含銅金屬酶，常以銅蛋白的形式存在。銅參與造血過程，促進無機鐵變?yōu)橛袡C鐵，有利于吸收；銅還能促進鐵由儲存場所進入骨髓，加速血紅蛋白的合成。缺銅可造成貧血，近期的研究還表明，銅與身高有密切的關(guān)系：當(dāng)骨細胞中銅不足時，酶系統(tǒng)的活性降低，并延緩了蛋白質(zhì)的代謝作用，導(dǎo)致骨組織生長緩慢、身材矮�。�烏克蘭科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，身材矮小的學(xué)生比身材高大的學(xué)生飲食中銅的含量少50%-60%）。另外，有人發(fā)現(xiàn)，缺銅也是引起“少白頭”的原因之一，甚至還會引起白癜風(fēng)和脫發(fā)。

　　銀離子是良好的消毒劑，常被用于醫(yī)藥上，但銀在生物體內(nèi)是否參與生理作用尚不清楚。

　　鋅是生物體必需的微量元素之一。在植物體內(nèi)，鋅參與植物細胞的呼吸過程，并促進蛋白質(zhì)的氧化，影響生長素的形成，同對于葉綠素的形成、糖類的積聚、種子的生長等都有很大的影響，因此鋅對于許多植物，特別是柑桔和油桐的生長、發(fā)育和產(chǎn)量有重大意義。在動物和人體內(nèi)，鋅也非常重要。鋅是人體中100多種酶的組成成分，在組織呼吸及物質(zhì)代謝中具有重要作用，研究表明，鋅能促進蛋白質(zhì)合成，并通過唾液蛋白——含鋅蛋白對味覺和食欲起促進作用，并促進性器官的發(fā)育和性功能的正常，同時對智力發(fā)育也起促進作用。“伊朗侏儒癥”就是典型的缺鋅病。

　　鎘和汞對人體而言則是有毒的。嚴重的鎘中毒會引起極痛苦的“骨痛病”。汞的化合物分水溶的和脂溶的兩類，水溶的如HgCl2是劇毒的，因為Hg2+與含硫的蛋白質(zhì)有很強的結(jié)合力，在人體內(nèi)，Hg2+對腎臟組織損害特別厲害，會使其喪失從血液中排除廢物的能力。蛋白質(zhì)可做為Hg2+的解毒劑，因為他們可與Hg2+緊密結(jié)合而沉淀下來。脂溶的有機汞（如甲基汞）更毒，它能滲透入腦中或細胞中并沉積下來。汞中毒會引起古怪的神經(jīng)癥狀，甚至死亡。

　　9．其它副族元素

　　釩也是生物體必需的微量元素之一，它廣泛存在于動植物和人的脂肪中，有促進造血機能，抑制膽固醇合成的作用，釩對于某些土壤中的固氮菌是必需的；在海中動物血細胞中，釩含量高達4%，血液因此變?yōu)榫G色。

　　氧化態(tài)為+3的鉻是人和動物的糖和脂肪代謝，特別是膽固醇代謝所必需的微量元素，由于食物過分精制而造成的缺鉻，是患動脈粥樣硬化癥的重要原因。氧化態(tài)為+6的鉻對人體有毒，其毒性類似于砷。

　　鉬是參與嘌呤類到尿酸代謝中一種酶的成分。固氮酶中含有鐵蛋白和鐵鉬蛋白，在自然固氮催化過程中起著決定性作用。

　　錳也是生物體必需的微量元素之一。Mn2+是多種氧化酶的組成成分，也能提高其它酶的活性，對組織中的氧化還原過程有極大影響，對血液的循環(huán)、生成也有關(guān)系。缺Mn2+會導(dǎo)致貧血和兒童骨骼畸變；但若吸入大量錳鹽粉塵會引起神經(jīng)系統(tǒng)慢性中毒和肺炎。

　　10．VIII族元素（鐵系元素）

　　鐵、鈷、鎳均是生物體內(nèi)必需的微量元素。

　　鐵的生理功能主要是構(gòu)成血紅蛋白，參與O2，CO2的運輸及交換，并參與組成呼吸酶類（在植物體內(nèi)是形成葉綠素的必要條件）。人體鐵缺乏時引起缺鐵性貧血，同時一些含鐵酶活性降低，會造成智能發(fā)育障礙。

　　鈷是維生素B12的組成成分，而維生素B12又是紅細胞形成的一個重要因素，有促進紅細胞成熟的作用。當(dāng)缺鈷時會導(dǎo)致維生素B12不能正常合成，從而使紅細胞不能正常成熟，成為“巨幼紅細胞”，最終引起惡性貧血。

　　鎳有刺激造血功能，促進紅細胞再生的生理功能。

　　來源：化科院素質(zhì)教育網(wǎng)