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生命科学导论/生物体的元素组成

生命元素编辑

生物体是由多种元素组成的,这些元素的构成了水、无机盐以及各种有机物,这些物质构建起组织、器官以及整个生命系统。

生命所必需的元素成为生命元素,这些元素具有各自的作用。有些元素构成生物体,如钙元素构成动物的骨骼;有些元素构成化合物,如碳、氢和氧构成糖类等有机物;有些元素具有特定功能,比如血红蛋白中的铁元素能够运输氧气;有些元素能够调节生命活动,如钠和钾。

目前多数科学家比较一致的看法,认为生命必需的元素共有28种或29种。按体内含量的高低可分为大量元素(或宏量元素,常量元素)和微量元素。微量元素占人体总质量的0.03%左右。这些微量元素在体内的含量虽小,但在生命活动过程中的作用是十分重要的。

29种生命必需元素为:氢、硼、碳、氮、氧、氟、钠、镁、硅、磷、硫、氯、钾、钙、钒、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、溴、钼、锡、碘。

大量元素编辑

大陆称大量元素,台湾称宏量元素,又称常量元素,指含量占生物体总质量0.01%以上的化学元素。

碳、氢、氧、氮、磷、硫、氯、钾、钠、钙和镁,这些元素在人体中的含量均在0.04%~62.8%之间,这11种元素共占人体总质量的99.97%。

构成生物体主要化合物的元素成为主要元素。主要元素包括:碳、氢、氧、氮、磷、硫。

构成有机物的必要元素被成为基本元素。基本元素包括:碳、氢、氧、氮。

构成有机物的最基本元素是碳。

微量元素编辑

微量元素指占生物体总质量0.01%以下,且为生物体所必需的一些元素。如铁、硅、锌、铜、碘、溴、锡、锰、氯、钼等。

微量元素为植物体必需但需求量很少的一些元素。这些元素在土壤中缺少或不能被植物利用时,植物生长不良,过多又容易引起中毒。在农业中,常以微量元素作种子处理、根外追肥来提高作物产量。

污染元素编辑

污染元素是指存在于生物体内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。

人体内发现的元素有70多种,远比生命必需的元素多得多,这是因为随着自然资源的开发利用和现代大工业的发展,人类对自然环境施加的影响越来越大,环境污染问题变得十分突出。某些元素(如汞、铅、镉等)通过大气、水源和食物等途径侵入人体,在体内积累而成为人体中的污染元素。

即使是生命必需的元素,它们在体内的含量都有一个最佳的浓度范围,超过或低于这个范围,对健康也产生不利影响。例如,硒是重要的生命必需元素,成人每天摄取量以100μg左右为宜,若长期低于50μg可能引起癌症、心肌损害等;若过量摄入,又可能造成腹泻,神经官能症及缺铁性贫血等中毒反应,甚至死亡。同时,生命必需元素的存在形式对人体健康也直接有关,如铁在生物体内不能以游离态存在,只有存在在特定的生物大分子结构(如蛋白质)包围的封闭状态之中,才能担负正常的生理功能,铁一旦成为自由铁离子就会催化过氧化反应产生过氧化氢和一些自由基,干扰细胞的代谢和分裂,导致病变。

只有过量时才会干扰生命活动的必须元素不是污染元素。

其他元素编辑

其他元素是指在生物体内含量很少,但又对生物体没有明显影响的元素。

从生命元素看生物界编辑

从元素种类来看,组成生命体的生命元素大致相同。虽然含量有差异,大量元素和微量元素的划分却非常接近。这体现了生物界的统一性,证明了生命具有共同的起源。

不同生物的元素组成在含量上差异很大。这体现了生物界的差异性,或称特异性,表现了生命的多样性进化。