人体中元素与健康课件.ppt

人体中元素与健康,内 容 提 要,序言 第一节 微量元素 第二节 常量元素钙、镁、钾 第三节 微量元素（人体必需）的基础知识 第四节 铁的生理功能 第五节 碘的生理功能 第六节 锌的生理功能 第七节 其他微量元素 第八节 矿物药 第九节 生物体中的配位基团,1.生命的构成,19世纪30年代，人类已认识到：所有植物体都是由细胞构成的。所有动物也是由细胞构成的。,序 言,细胞是组成生物体的基本结构单元，是生物体进行代谢、能量转换、遗传以及其它生理活动的基本场所。,2.生物体的化学组成,自然界所有的生命物体都由三类物质组成水、无机离子和生物分子,生物分子是生物体和生命现象的结构基础和功能基础，是生物化学研究的基本对象。生物分子的主要类型包括：糖、脂、核酸和蛋白质等生物大分子 维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等。,3.生物分子,生物分子中最重要的是糖、酯、核酸和蛋白质四类物质,分子量一般都很大，所以又称为生物大分子。,4.生物无机化学（Bioinorganic Chemistry）,.定义：生物无机化学是关于生物体内所有金属元素和其它无机元素的结构与功能之间关系的学科。是在分子层次上研究无机元素在活的有机体中的行为的科学领域。,生物无机化学最基本的任务是应用现代无机化学的理论、概念和实验方法在分子水平上探索生物体系中金属及其它痕量元素与机体内生物大分子相互作用的规律，研究它们所形成的生物功能分子的结构、性质和生物活性间的关系。（StructurePropertyActivity Relationship,SPAR）,(2).生物无机化学的任务、研究对象与范围,一、人体中元素的组成,生命对金属元素的需求，经历了一个漫长的演变和进化过程。金属离子进入生物体中是自然选择的结果。人们相信，生命的进化过程是在海洋里或在海滩上开始的。海滩上提供了无水条件。因为单体缩聚成高聚物时必须脱水。同时海滩还存在有多相催化剂硅酸盐等。金属离子在这一过程中起有关键性作用。人们发现，人体体液的离子组成极其类似于海水的离子组成，这一现象被看作是海洋留给人类的烙印。这就是生命起源的“海滩学说”。,1 人体的元素组成与分类,常量元素Constant element（11种）即宏量元素、组成元素。这类元素按含量顺序：氧（O）、碳（C）、氢（H）、氮（N）、钙（Ca）、硫（S）、磷（P）、钠（Na）、钾（K）、氯（Cl）、镁（Mg）,人体中元素的分类：,11种元素，占人体总重量的99.95%，其中氢、氧、氮、碳、硫、磷占人体重量的94%，氢与氧结合成的水占人体重量的65%,故又称这些元素为基本结合元素,微量元素Trace element 微量元素又称痕量元素、稀有元素，微量元素的标准含量均占人体总重量的万分之一以下。目前在人体内已测定60多种微量元素，它们的总重量只有人体总重量的0.05%，但是，在非常低的浓度下，具有极其强大的生物学作用。,表12 人体中的微量元素The trace element in human body,二、人体微量元素的分类与含量 Content and classification of the trace element of human body,必需微量元素 人体必需微量元素有16种,表13 人体中的必需微量元素 The necessary trace element in human body,非必需的微量元素 nonnecessary trace element,有害元素Harmful element,表15 对人体有害的微量元素,表14 人体非必需的微量元素,三、人体必需微量元素的共同特点 The common characteristic of the necessary trace element of human body,必需微量元素的定义：人体必需的微量元素是指维持人体正常活动所必需的元素，缺乏这类元素将导致机体生理功能失常，组织结构异常变化，发生相应的病理变化，临床表现为种种疾病。,必需微量元素具有几个共同特点characteristic 必需微量元素数量少而作用大。多数微量元素为金属元素。多数必需元素在元素周期表中居于前部位置。高度的生物学作用。微量元素间的相互作用。超过生理需要量或处于不同状态时（过低过高）能产生毒副作用Poisonous side effect,将生物元素与周期表联系起来分析是很有趣的：构成生物体的11种宏量元素(C、H、O、N、S、Ca、P、K、Na、Cl、Mg)的原子量都非常小，全部属于原子序数小于20的轻元素,而且都是主族元素。其中，C、H、O、N、P和S是组成生物体内蛋白质、脂肪、碳水化合物和核糖核酸的主要元素；Na、K、Cl是组成体液的重要成分；Ca是骨骼的主要组成部分。,18种必需微量和痕量元素 非金属元素有6种(F、I、Se、Si、As和B),金属元素12种(Fe、Zn、Cu、Mn、Mo、Co、Cr、V、Ni、Cd、Sn和Pb)。属于d区元素的有8种金属元素，其中7种集中于第一过渡系，第二过渡系只有钼为必须元素。有人认为生物以钼作为必须元素，是因为生命起源于海洋，而在海洋中钼的存在量较其他重金属多得多。微量和痕量元素约占人体总质量的0.05。,生命必需微量元素与这些宏量元素之间以钙为分界线，只有硼、氟与硅例外，它们虽属必需微量元素，但原子序数也在20之内。原子序数大于34（Se）的仅有钼、锡、碘3种必需微量元素。原子序数大于53（I）的39种元素，至今从未发现有什么生理意义。从钒到锌这8种过渡金属元素对于高等动物来讲是必需的元素，它们既是多种金属蛋白的组成成分，也是金属酶的组成成分。原子序数介于2334之间的两个元素镓和锗的生命必需性正在证实中，已有不少资料表明锗的某些化合物对于延年益寿、防病治病具有十分神奇的功效。同样，对于原子序数为35的溴的必需性也在研究中。,需要指出的是，必需元素与有益元素、有害元素之间并不存在截然的界限，相信随着人们认识水平和仪器测试水平的提高，生物元素的概念和内容还将不断修正和发展。事实上，许多元素在适当浓度、适当范围内对生物体是有益的，但当越过某一临界浓度时就有害了。它们完全遵循从“量变”到“质变”的事物发展规律。,2 常量元素：钙、钠、钾,一、人体中存在的形式 Existent form 钙是人体中常量元素，其含量在氢、氧、碳、氮之后，居第五位（金属元素中居第一位），正常成人中共含约11.2kg钙，占人体总重约2%，其中99%以上的钙都存在于骨骼中（以磷酸钙形式），另 1%存在于软组织、细胞和血液中。,二、生理功能 Physiological function,降低毛细血管和细胞膜的通透性，防止血渗出，控制炎症和水肿。,酶系统的激活（Mg2+、Ca2+、K+、Na+保持一定比例）。,精子加卵子的结合需钙的催化。,钙是构成骨、牙的主要成份。骨骼作为钙贮库，在钙的代谢和维持体内环境方面有重要作用，并一直不断地进行着钙的沉淀-溶解动态平衡（800mg/天、成人）,其它(维持心跳节律,参与血凝过程,缺Fe需补钙)。,三、钙的吸收The absorption of calcium,膳食中钙的吸收主要在pH值较低的小肠上段 钙的吸收率随年龄的增长而下降婴儿50%青年20%35岁骨密度最高儿童40%40岁以上吸收逐渐小于溶出,有利于膳食钙的吸收：主要是VD、赖氨酸等、乳糖Ca/P比值（11）低1/2时，钙的溶出 妊娠、哺乳、青春期，钙的需要量大，吸收率最高。不利于膳食钙的吸收：植酸(六磷酸肌醇)，草酸。,四、缺钙的表现及后果 consequence and expression 成年：皮肤缺乏光泽和弹性、失眠、多梦、易 感冒、忘事、脱发；老人：骨质疏松、增生，手脚抽搐、高血压、肾结石，结肠癌等。儿童：厌食、夜惊、盗汗、出牙迟、学步晚、鸡胸、漏斗胸、腿肢弯曲、O型腿(或X型)等。孕妇、哺乳妇女(二代人健康)：婴儿先天性佝偻病、孕妇表现为骨质疏松、腰酸腿痛、手足麻木、产后牙齿松动、乳汁 分泌不足严重的还会使骨盆变窄引起难产。,缺钙的其它后果：,1、免疫力下降 2、过敏症3、血管炎和胶原病 4、慢性风湿性关节炎5、骨质疏松症 6、动脉硬化7、偏头疼 8、糖尿病9、肥胖症 10、高血压11、思维迟钝,五、钙与人体骨质疏松 Calcium and osteoporosis of human body 骨质疏松是以骨量降低，骨质结构性变和骨折危险性增高为特征。临床：软弱无力、腰酸背痛、骨疼、骨骼变形、早期无明显自觉症状，但从量变到质变，当骨质丧失30%，才可能出现驼背和全身变矮，如美国骨质疏松患者达2千万（1/10）；如香港：由骨质疏松髋骨骨折增加2倍，达1/100（老人）。广州地区大学组：男性70岁以上占75%；女性66.66%，绝经以后突出。,六、钙的食物来源及预防food source of calcium and Prevention需求量：婴幼儿 400800mg 母乳期 10002000mg青少年 10001200mg 绝经妇女 12001500mg成人 800mg 老人 8001200mg,食物中的钙量（Cg/100g）食补是最好的补钙安全途径Dietotherapy is best safe channel of add-calcium,富钙食物会不会引发结石？“菠菜烧豆腐”是否科学？,很多人以为骨头汤中可摄取足够的钙，实际上有500克的骨头经2小时的熬煮，仅可溶出20多毫克的钙，而一杯牛奶（200ML）提供的钙比其多10倍，（巨能钙L-苏糖酸钙在胃和肠道中被吸收，吸收率95%）,食物中钙的来源，以奶及奶制品最好，不但含 量丰富，而且吸收率高，是婴儿最好的钙源。虾仁、鸡蛋、鸭蛋。蔬菜、豆类和油料种子，含钙量也较多，但 植物食物中因含草酸而不利于钙的吸收。粗米、粗面糖醋排骨、糖醋鱼。,骨质疏松症的预防 The prevention of osteoporosis disease,由于对骨质疏松症还缺乏有效的治疗，一旦发生骨折Fracture就难以恢复，所以提前预防比治疗更重要。,学者们认为在生命的前期（儿童、青少年、成年早期），通过合理的营养和锻炼来获得比遗传规定的最大峰值骨量，是预防生命后期骨质疏松症的最佳措施，另应增加乳制品Dairy products 的比重和适当增加VD、(促进钙的吸收)。,（1）钙 作用：a.抑制脑神经的异常兴奋 b.促使伤口血液凝固 缺乏：肌肉神经兴奋、易引起肌肉自发地收缩。青少年缺乏：发育不良、软骨病、佝偻病 成年人缺乏：血不易凝固 老年人缺乏：骨质疏松、容易骨折 摄取：食物：虾皮、海带、奶粉、芝麻酱、绿叶蔬菜、豆类、豆制品、全脂奶粉、脱脂奶粉 摄入丰富的维生素D，或晒太阳,钠和钾 Na和K都具有稳定的壳层结构，它们给生物体系提供电解质环境、维持体液的酸碱平衡、参与某些物质的吸收等方面都具有重要的作用。它们与配体之间的作用多是静电相互作用，一般不具有强的配合作用，但有强的键合需求。它们是硬阳离子，对含氧配体具有强的亲合性,大环配体或蛋白质可与之配合形成稳定的结合体。,钾 作用：a.维持渗透压 b.增加肌肉的兴奋性，维持心跳的规律，保护心肌 缺乏：感觉肌肉无力，对心肌产生影响；严重时：肠麻痹、低血压、心律失常 过多：动作迟笨、嗜睡、心跳减慢 来源：水果（香蕉、柑桔、苹果）及蔬菜,钠作用：维持肌肉的兴奋性和细胞的通透性缺乏：疲乏、晕眩、食欲不振、心率加速、脉搏细弱过多：高血压、心脏病 来源：食盐,体内钠钾的功能,保持神经肌肉应急性、保持一定的渗透压维持体液的酸碱平衡、参加某些物质的吸收过程,Na+,K+在细胞内外分布不均匀细胞内部：K+：15410-3 molL-1,Na+：1010-3 molL-1细胞外部：Na+：15210-3 molL-1，K+：510-3 molL-1,离子泵的机制,3 人体必需微量元素基础知识,一、微量元素的生理功能协助宏量元素及大量元素的输送，如血红蛋白（Fe）作体内各种酶的组成部分和激活剂，人体内有1000多种酶,每种酶大都含一个或多个金属离子.可参与激素作用调节重要的生理功能，如甲状腺激素 中碘抑制了甲状腺亢进。可影响核酸代谢，核酸含有多种微量元素,如Cr、Co、Cu。,二、微量元素的适宜浓度范围,微量元素在机体内保持一定的生理剂量时，可以发挥有益的生理作用，促进生物体的生成发育，维持生物体的健康水平。当摄入量不足或过量，都可能对机体产生损害，甚至导致机体死亡，机体的微量元素适宜浓度范围很窄，下图的典型微量元素生物功能关系中，适宜区只有几十个（g/L），正常情况下过量摄入的微量元素在体内可通过排便出汗等排出体外，以保持体内各微量元素代谢的平衡，因而人体在正常状况下可能看作是动态平衡体。,法国科学家在研究了锰元素对植物生长的影响后，提出了最适营养浓度定律。内容是，植物缺少某种必需元素时就不能成活，当该元素含量适当时，植物就能茁壮成长，但过量时又会影响植物的生长。最适营养浓度定律也适用于人类。例如，硒是一种重要的生命必需元素，每人每天摄取104 g较为适宜，若长期日摄入低于5105 g可引起癌症、心肌损害及贫血等疾患，而过多摄入又可导致腹泻和神经官能症等毒性反应。,法国科学家G伯特兰德的最适营养浓度定律,必须微量元素浓度生物功能相关图,F:缺氟，龋齿病；多氟，斑釉病，氟骨病。,氟是形成强壮骨骼和预防龋齿所必需的微量元素，正常人体骨骼中含F 0.010.03，牙釉中含F 0.010.02它们均以Ca5F(PO4)3的形式存在。氟的生理功能是预防龋齿和老年性骨质疏松。还能加速伤口愈合，促进铁的吸收。人体之氟，主要来源于饮水。应当注意：氟与人体的关系，人体摄取过多或过少都会危害健康。饮水中含氟量超过4mg/L时，儿童牙齿几乎却患班釉病，并有5以上的人患腿疼(氟骨病)，骨骼畸形等重症。当自然环境中缺氟时，含氟量小于0.5mg/L时，龋齿病又高达7090，已经证明低氟地区容易得常见的老年性骨质疏松症。若服用NaF，可使尿钙排出量下降，症状减轻，改善骨骼组成。因此，饮水中含氟量以1.01.5mg/L为宜，最高不得超过2mg/L。晋南高氟区、曲沃、临猗的部分乡、地方病。,三、微量元素与疾病Trace element and disease 地球化学的长期作用使得地球化学元素分布极不均匀，有些地区的某些元素过量或缺乏，当这些元素是疾病的控制因素之一时，就表现为各种地方病Local disease。,微量元素与癌症Trace element and cancer,研究表明：90%以上的癌症cancer与环境有关，癌症病人的癌组织，体液中的微量元素谱往往发生变化，其中铜、锌与癌症的关系最为明显。对广东顺德、江苏启东等癌症高发区的土壤、水、农作物分析，对肝癌、胃肠道癌、女性生殖器官肿癌等多种恶性肿瘤Tumor患者血清分布得出一致的结论：恶性肿瘤患者血清（Serum）Zn/Cu比值明显低于正常人，而进行手术摘除恶性组织或药物治疗后，患者血清Zn/Cu比值回升.,微量元素与血液病Trace element and blood disease,微量元素与眼疾病（白内障）晶体Zn、Cu、Ca、Se 血清Zn、Cu、Se、Ca、Mg 测这几种元素的含量,微量元素与心血管疾病,研究表明：心血管疾病主要与K、Ca、Mg、Cu、Zn等到有关其中冠心病和肺心病患者血清中Zn/Cu比值明显低于健康人，经治疗后，上述微量元素明显提高。,Cu/Zn浓度升高妇女畸胎死胎几率升高。,4 铁的生理功能,一、铁的分布与含量动物与植物中的铁 自然界中几乎所有的动植物中都含有铁，大多数动植物中的铁含量不特别高，而海洋生物、动物肝脏及豆类食品中铁含量较高(紫菜、鸡血、猪血、黄豆、绿豆、红椒）。,人体内的铁（肝和脾含量最高）正常成人血红蛋白：男 120160g/L 1216g%女 110150g/L 1115g%,铁总量 成年人 男 女 25g 50mg/Kg 3545mg/Kg,婴幼儿童：胎儿75mg/Kg 新生儿300400mg（总量）重新补充,、需量 Requirement 可维持4个月 儿童 10mg/天 少年 男15mg/天 女20mg/天 成年 男12mg/天 女18mg/天 妊、哺妇女 28mg/天,三、铁在人体内存在的状态 State of iron in human body,四、缺铁与疾病A shortage of iron and disease,缺铁性贫血全球10亿之多，占世界总人口的1/5，缺铁，感觉神经性耳聋,五、铁的吸收与食疗 Dietotherapy and absorption of iron,血红素铁的吸收率高 主要因为食物中其它成份不影响铁的吸收，一般动物血中铁的吸收率可达20%，鱼肉15%,母乳中铁的吸收率最高可达50%，应提倡母乳喂养（防儿童缺铁性贫血、非血红素铁 谷物、蔬菜、牛奶、鸡蛋、铁强化食品等）吸收率（10%）大米1%、面粉25%、直接造成缺铁性贫血Anaemia。,食疗 Dietotherapy 富Fe食物：紫菜0.0369%动物肝（红肉）0.01%海参0.0789%虾米、海带0.0889%动物血,助Fe吸收：Vc、Vb2、叶酸、氨基酸、果糖、脂肪（牛乳+VcFe的利用增加300%）抑制吸收：茶叶、咖啡、纤维素、（鞣酸+Fe复合物，不宜吸收）,其它 用铁锅烧饭、做菜（含量较其它锅高5倍 以上）若过多会导致白血病。强体育锻炼 在植物生长的过程中，注入一种经过加 工的铁元素，植物中的Fe就会增加。,5 碘与人体健康,一、分布与含量Distribution and content,动、植物 Animal and plant 富碘：海盐、海水、海藻、海鱼等（比淡水鱼 高几十几百倍）普通食物：海带0.06%贝藻海鱼鸡蛋肉牛 奶谷物淡鱼成人需求量5070ug/天人体 Human body 甲状腺（7080%）血液、组织,二、生理功能Physiological function 在甲状腺内合成甲状腺激素 hormone of thyroid gland（调节高等动物所有组织广泛的生理过程）,三、缺碘与疾病A shortage of iodine and disease 自人类认识碘以来，观察到在严重缺碘的地方性甲状腺肿病区，出现以呆、小、聋、哑、瘫为特征的地方性克汀病人,进一步的科学研究发现缺碘还造成死胎、流产、先天畸形以及智力、听力和身体发育障碍等一系列损害,碘缺乏病是世界上已知的导致人类智力损害的最主要因素。高碘也是地方性甲状腺肿大的一个发病原因(亢进)急躁易怒、多言多语、烦躁不安、失眠多梦。,碘在体内含量甚微，共约2050mg，其1/5在甲状腺内。其余的碘分布在肌肉、皮肤、肾上腺、胸腺和卵巢中。人体的血液中只含用75ppb(十亿分之一)的甲状腺素，而每个甲状腺分子中含有4个碘原子。因此，碘是甲状腺中不可缺少的微量元素。倘若没有磺甲状腺素分子就不能产生。当人体缺碘时，体内甲状腺素合成多障碍血液中甲状腺素下降。此时，通过中枢神经系统的作用，使脑垂体分泌更多的促甲状腺素来使甲状腺细胞增生和肥大，这就引起大脖子病。据世界卫生组织不完全统计，全世界地方性甲状腺肿患者不少于两亿。防止甲状腺肿的可行办法是：食用碘化食盐。即10kg食盐中加1g KI(或NaI、NaIO3);多食海带、海藻和海鱼等含碘丰富的食品，有机碘要比无机碘基于吸收。我国政府计划在200年消灭缺碘病。但碘过多，如甲亢，不能食碘。,6 锌与人体健康,一、生理功能Physiological function参加酶ferment的激活activation与合成synthesis（200多种酶的组成部份的激活因子）维持正常的免疫功能immunity function（急性感染、急性心肌梗塞、手术创伤、烧伤，血锌下降）促进生长发育（促进细胞的正常分裂、生长与再生、对脑下垂体分泌生长激素有促进作用，因而对人体特别是婴幼儿及青少年的生长发育有着非常重要的作用，铁锌：生长发育延迟,侏儒综合症,以及精神抑郁症及智力低下）.,维持正常的食欲Appetite与味觉Sense of taste 酸、甜、苦、辣味觉素含锌化合物（肽）促进创伤组织愈合（皮炎、烧伤、溃疡、湿疹、痤疮）与视觉Vision有关（维A的运送、白内障、ZnSe、Cu、Mg、Ca、Zn/Cu、过低）。心血管疾病、癌症、恶性肿瘤,治疗后Zn/Cu比值回升.促进性机能正常作用，缺Zn、女性月经失调、难产、死胎，而对发育、智力、性功能的影响（婴儿）将是 不可逆的。,二、人体内的锌The zinc in human body 血液、眼睛、头发、骨骼、精子、前列腺等（男女）。,三、缺锌的原因 The reason of shortage of zinc,长期素食者vegetarian（富锌：瘦肉、猪肝、牛肝、鱼，尤其是马肉、芝麻、蛋黄、牛肉）过量补钙（抑制锌的吸收）牛奶（吸收率28%）代替人奶（41%吸收率）婴幼儿、孕妇、哺妇病理状态下 酗酒影响Zn的吸收（消耗过多的Zn),7 其它微量元素,一、锗（Ge）锗可以及时地帮助人体消灭氢离子和游离基免疫功能心血管疾病（含量低）抗癌功能解毒（As、Pb、Hg、Cd）防肝炎,二、铜（Cu）,铜在植物体内有两大作用：一、植物在制造叶绿素Chlorophyll 时，必须用铜作 催化剂Catalyst；二、铜能影响植物细胞膜的通透性，没有铜，植 物细胞就不可能正常地和外界交换物质。（坚果中含量较多）,铜不但无毒，而且是动植物、微生物以及人类的必需痕量元素。,铜过多：诱发各种癌 铜缺乏：骨质疏松、面色苍白，皮肤与毛发色素减少，厌食，腹泻、反应迟钝、视力下降，生长发育减缓，皮炎、贫血；铜缺乏妇女：羊膜变薄及早破、早产、流产、婴儿体重过轻。,铜是微生物的命根子。（肝脏中含量较多）动物和人类必须有铜存在，才能源源不断地合成出血红蛋白来。（软体动物中较多）人体约含100150mg Cu,三、硒的功用（Se）,抗癌 来源于食物（人参、枸杞、野菊花）解汞毒（还原游离基）防肝炎改善视力，促进生长发育 过量也不好,1.免疫机能2.心血管疾病（缺）3.克山病：地方性心肌病（缺硒）,微量元素的拮抗作用和协同作用,8.1 矿物药的发展概况 在祖国传统医药学中，直接使用植物、动物、矿物人药治病，为中华民族的繁衍昌盛作出了巨大的贡献。矿物作为中药有许多确切的记载，如白石英有镇静、安神之功；朱砂能治疗心脏病等。随着科学技术的发展,许多问题值得深入研究和探讨。集中起来主要是毒性和作用机理这两个问题。,8 矿 物 药,8.2 矿物药的分类：汞化合物：如朱砂、轻粉、红粉等 铁化合物：如赭石、金礞石、磁石等 铅化合物：如密陀僧、铅丹等 铜化合物：如胆矾、铜绿等 铝化合物：如白矾、赤石脂等 砷化合物：如雄黄、雌黄、信石等 硅化合物：如白石英、玛瑙、浮石、青礞石等 镁化合物：如滑石等 锌化合物：如炉甘石等 钙化合物：如石膏、龙骨、钟乳石、紫石英等 钠化合物：如芒硝、硼砂、大青盐等,8.3 矿物药作用的化学基础,(1)金属的溶出及其存在状态,金属在矿物药中多数以各种盐类、氧化物形式存在。金属离子的溶出的反应有与有机配体的配合反应、增溶效应、粒度效应以及pH的影响等。,现以研究较深入的单质金为例，阐明金属的溶出及其存在状态。在服用含金的药物病人的尿和血浆中发现存在Au(CN)2配离子，这个阴离子实际上可进入细胞并抑制白血球的氧化损伤。因此金的药物在体内代谢会产生新的物种，它表现出抗肿瘤和抗艾滋病病毒的活性。吸香烟者在接受金的治疗时具有红细胞中金浓度高是由于香烟中的HCN被吸入之故。模拟上述红细胞,中金的浓度的条件下，观察到Au(CN)2与GSH反应形成Au(SG)2，此物种也是稳定的。由于细胞中GSH的浓度高，因此Au(SG)2的浓度可能较高。金与S亲和力较高，但与O和N配体结合较弱，故含S的蛋白质是Au()的靶部位，而DNA不是靶部位。,(2)有毒金属在低浓度下表现的生物活性(Hormesis),矿物中药中含有毒的金属化合物，常表现出毒性与活性的双向性。例如具有抗癌作用的矿物药，在杀伤癌细胞、细菌和病毒时，表现出其正向生物活性，但同时往往对正常细胞也有伤害，表现出其毒性。由于药理作用和毒性不可分割，故人们在有效剂量与中毒剂量之间寻求两者兼顾的方法。或改造结构，或设计给药方式，以尽量减低毒性，保持药效活性。,一般说，有毒金属化合物在极低浓度下，表现的是活性(正效应)，但当剂量超过一定限度时则表现为毒性(负效应)。这说明，在极低浓度下不仅毒性很小，而且表现出与毒性无关的生物活性。我们可以设想，使用极低剂量的无机物有可能发挥它们的活性，减小它们的毒性。这一策略与通常用的寻找低毒有效剂量的做法并不相同。它立足于这样一个观点：在极低剂量下表现的生物效应从本质上说和较高剂量下的表现并不相同。我国利用稀土化合物促进农牧渔业增产，就是利用了这种Hormesis效应的表现。但控制金属离子在极低浓度下是不容易的。中药复方中的矿物药使用方法很可能巧妙地解决控制金属离子极低浓度的问题。如下节讨论的药用pM缓冲体系即属此类问题。,(3)pM缓冲体系 王夔提出了一个值得研究的问题，即用pM体系把金属离子(或非金属离子)的浓度控制在极低水平。药用pM缓冲体系原理如下：一种溶解度极低的金属化合物或单质与一种或多种能和金属离子形成配合物的配体(小分子或大分子)所形成的体系是一个pM缓冲体系。这种体系可能提供恒定的、一定水平的金属离子浓度。,在复方中药中植物来源的配体与矿物中金属离子作用，形成配合物。金属离子以极低浓度释放，故有可能通过这种方式维持极低浓度的金属离子。在体内，矿物药及其分散体系进入人体后不一定保持其原有的形态。它有可能在代谢过程中溶解生成金属离子或小分子配合物，再与蛋白质形成难溶物。它们又可能成为体内的pM缓冲体系。因此,研究两种pM缓冲体系的组成、缓冲能力以及决定pM值的条件是有意义的。,生物配体的类型：按分子量的大小可分为大分子配体和为小分子配体两类。大分子配体有蛋白质、核酸、多糖及糖蛋白等。小分子配体有氨基酸、核苷酸、卟啉及一些简单酸根离子；,生物配体中的主要配位原子：N、S、O；,配体的配位基团：决定金属配位能力和配位方式，从而决定金属的生物分子的生物功能,生物配体的定义：生物体中可与金属离子反应,生成具有一定生物活性配合物的分子或离子称为生物配体；,9 生物体中的配位基团,9.1 卟啉类化合物 卟啉 卟吩 原卟啉,9.2 氨基酸、肽、蛋白质氨基酸：是蛋白质的基本结构单元。已发现自然界有百多种氨基酸，但从蛋白质水解产物中分离出来的氨基酸通常只有20种。除脯氨酸外，这些氨基酸在结构上的共同特点是与羧基相邻的-碳原子上都有一个氨基，因此称为-氨基酸。,9.3核酸：是决定蛋白质合成和生物遗传的重要生物大分子(nucleic acid)。在有机体内核酸通常与蛋白质结合成核蛋白。核酸降解产生多个核苷酸(nucleotide)，因此核酸又称为多聚核苷酸(polynucleotide)。核苷酸再分解产生磷酸和核苷(nucleoside)。核苷进一步分解生成碱基(base)和戊糖(pentose)。,核酸中的戊糖有两种：D-核糖(D-ribose)和D-2-脱氧核糖(D-2-deoxyribose)。,