生命元素
此條目需要補充更多來源。 (2018年10月15日) |
生命元素是指生命所必需的元素。在天然的條件下，地球上或多或少地可以找到90多種元素，根據目前掌握的情況，多數科學家比較一致的看法，生命元素共有25種，包括氫、硼、碳、氮、氧、鈉、鎂、矽、磷、硫、氯、鉀、鈣、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、硒、溴、鉬和碘。
硼是某些綠色植物和藻類[哪個／哪些？]生長的必需元素，而哺乳動物並不需要硼，因此，人體必需元素實際上為24種。在25種生命必需的元素中，按體內含量的高低可分為宏量元素和微量元素。
宏量元素指含量占生物體總質量0.01%以上的 微量元素指占生物體總質量0.01%以下的元素。如鐵、矽、鋅
生物功能
- 組成生物體內的蛋白質、脂肪、碳水化合物和核糖核酸的提供基礎的結構單元，也是組成地球上生命的基礎。這些元素包括碳、氫、氧、氮、硫、磷。
- 鈉、鉀離子和氯離子的主要功能是調節體液的滲透壓，電解質的平衡和酸鹼平衡，通過鈉-鉀泵，將鉀離子、葡萄糖和氨基酸輸入細胞內部，維持核糖體的最大活性，以便有效地合成蛋白質。鉀離子也是穩定細胞內酶結構的重要輔因子。同時，鈉離子、鉀離子還參與神經信息的傳遞。
- 鈣是骨骼、牙齒和細胞壁形成時的必要結構成分（如磷灰石、碳酸鈣等），鈣離子還在傳送激素影響、觸發肌肉收縮和神經信號、誘發血液凝結和穩定蛋白質結構中起着重要的作用。
- 鎂離子參與體內糖代謝及呼吸酶的活性，是糖代謝和呼吸不可缺少的輔因子，與乙酰輔酶A的形成有關，還與脂肪酸的代謝有關。參與蛋白質合成時起催化作用。與鉀離子、鈣離子、鈉離子協同作用共同維持肌肉神經系統的興奮性，維持心肌的正常結構和功能。另一個有鎂參與的重要生物過程是光合作用，在此過程中含鎂的葉綠素捕獲光子，並利用此能量固定二氧化碳而放出氧。
- 鐵（II、III）的主要功能是作為機體內運載氧分子的呼吸色素。例如，哺乳動物血液中的血紅蛋白和肌肉組織中的肌紅蛋白的活性部位都由鐵（II）和卟啉組成。其次，含鐵蛋白（如細胞色素、鐵硫蛋白）是生物氧化還原反應中的主要電子載體，它是所有生物體內能量轉換反應中不可缺少的物質。
- 銅（I、II）的主要功能與鐵相似，起着載氧色素（如血藍蛋白）和電子載體（如銅藍蛋白）的作用。另外，銅對調節體內鐵的吸收、血紅蛋白的合成以及形成皮膚黑色素、影響結締組織、彈性組織的結構和解毒作用都有關係。
- 鋅離子是許多酶的輔基或酶的擊活劑。維持維生素A的正常代謝功能及對黑暗環境的適應能力，維持正常的味覺功能和食慾，維持機體的生長發育特別是對促進兒童的生長和智力發育具有重要的作用。
- 錳（II、III）是水解酶和呼吸酶的輔因子。沒有含錳酶就不可能進行專一的代謝過程，如尿的形成。錳也是植物光合作用過程中光解水的反應中心。此外，錳還與骨骼的形成和維生素C的合成有關。
- 鉬是固氮酶和某些氧化還原酶的活性組分，參與氮分子的活化和黃嘌呤、硝酸鹽以及亞硫酸鹽的代謝。阻止致癌物亞硝胺的形成，抑制食管和腎對亞硝胺的吸收，從而防止食道癌和胃癌的發生。
- 鈷是體內重要維生素B-12的組分。維生素B-12參與體內很多重要的生化反應，主要包括去氧核糖核酸（DNA）和血紅蛋白的合成，氨基酸的代謝和甲基的轉移反應等，
- 鉻（III）是胰島激素的輔因子，也是胃蛋白酶的重要組分，還經常與核糖核酸（RNA）共存。它的主要功能是調節血糖代謝，幫助維持體內所允許的正常葡萄糖含量，並和核酸脂類、膽固醇的合成以及氨基酸的利用有關。
- 釩、鎳是人體有益元素，釩能降低血液中膽固醇的含量。鎳能促進體內鐵的吸收、紅細胞的增長和氨基酸的合成等。
- 矽是骨骼、軟骨形成的初期階段所必需的組分。同時，能使上皮組織和結締組織保持必需的強度和彈性，保持皮膚的良好的化學和機械穩定性以及血管壁的通透性，還能排除機體內鋁的毒害作用。
- 硒是穀胱甘肽過氧化物酶的必要構成部分，具有保護血紅蛋白免受過氧化氫和過氧化物損害的功能，同時具有抗衰老和抗癌的生理作用。
- 碘參與甲狀腺素的構成。溴以有機溴化物的形成存在於人和高等生物以及海洋生物的組織和血液中。生物功能有待進一步確證。
- 硼對植物生長是必需的，尚未確證為人體必需的營養成分。
- 鈦雖然不是植物的必需元素，但能提高植物體中固氮酶、過氧化物酶、硝酸還原酶、2-6磷酸酶的活性，因此鈦對於植物來說是一種有益元素。
- 砷對人類的生理功能暫時不是特別明確，但可以肯定的是，實驗室小鼠和羊在長期缺乏砷元素的情況下，生長會發生停滯，流產率也會提高，並伴隨有肌纖維萎縮。
污染元素
污染元素是指存在於生物體內會阻礙生物機體正常代謝過程和影響生理功能的微量元素。根據資料報道，人體內發現的元素有70多種，遠比生命必需的元素多得多，這是因為隨着自然資源的開發利用和現代大工業的發展，人類對自然環境施加的影響越來越大，環境污染問題變得十分突出。某些元素（如砷、錫、汞、鉛、鎘等）通過大氣、水源和食物等途徑侵入人體，在體內積累而成為人體中的污染元素。
人們還發現，即使是生命必需的元素，它們在體內的含量都有一個最佳的濃度範圍，超過或低於這個範圍，對健康也產生不利影響。例如，硒是重要的生命必需元素，但是它具有劇烈的毒性，成人每天攝取量以100μg左右為宜，若長期低於50μg可能引起癌症、心肌損害等；若過量攝入，又可能造成腹瀉，神經官能症及缺鐵性貧血等中毒反應，甚至死亡。同時，生命必需元素的存在形式對人體健康也直接有關，如鐵在生物體內不能以游離態存在，只有存在在特定的生物大分子結構（如蛋白質）包圍的封閉狀態之中，才能擔負正常的生理功能，鐵一旦成為自由鐵離子就會催化過氧化反應產生過氧化氫和一些自由基，干擾細胞的代謝和分裂，導致病變。
生命的基礎元素
碳是構成生命的基礎元素，我們不能以物質的質量和物質存在的數字來作為判斷，論起質量，最多的是氧，論起數量，最多的是氫。但是地球的生命都是以碳基化合物構成的有機體。所以我們說地球生命構成的基礎元素是碳。其原因在於元素性質，它有4個電子價，並且可以以共價鍵來結合。許多物質形成鏈或者環是以碳原子與氫氧結合形成複雜有機物的，有機物形成關鍵在碳，但是它的含量卻不是最多的。