资源描述：
《生命元素图谱与化学元素周期表》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、广东微量元素科学 2001年 GUANGDONGWEILIANGYUANSUKEXUE 第8卷第2期 文章编号:1006-446X(2001)02-0001-05生命元素图谱与化学元素周期表唐志华(汉中师范学院化学系,陕西 汉中 723000)摘 要:旨在用化学语言表达与生命有关的问题。讨论了微量元素与生物体作用的规律性,人体生命元素平衡谱的构成,人与环境间精细的动态的物质交换平衡以及“天人合一”的哲学思想,指出生命元素在元素周期表中昂首翘尾的“近似动物体型”分布潜示生命的存在,提出不仅要注重有机营养平衡,更要注
2、重无机营养平衡的观点。关键词:生命元素图谱;化学元素周期表;化学语言;无机营养平衡;天人合一中图分类号:Q501文献标识码:A生物无机化学是一门介于无机化学与生物化学之间,与化学、生物学、医学、食品营养学、环境化学等密切相关的边缘学科。生命的本质问题,现已发展到原子和分子水平,可以[1]从物理和化学的规律中得到解决。在一定意义上讲,生物规律就是物理规律和化学规律。当前,基因工程及重组DNA技术,已经发展到蛋白质工程———比较系统而典型的分子工程。生命起源及其奥秘中,酶、蛋白、基因遗传、细胞生物学、基因医学的发展,也趋向于用化学语言进行表达,使
3、得当今的微量元素与生物体关系的研究工作已构成现代生命科学中[2]一个极富活力的领域。所以,美国医学教授Akorrberg疾呼“要把生命理解成化学”。美国科学院在科技政策报告中也指出:“生命过程中的化学是当前化学科学发展的优先领域之一。”生命在人类知识范围内是最富于魅力的现象。人的生老病死是与生物分子如蛋白质、肽、多糖、核酸、激素、维生素和矿物质等联系在一起的。人们一直希望,有朝一日能通过合理的食物组成来维持生命的有机平衡和健康长寿。元素医学能够解决现代医学所无法解决的一[3]些疑难杂症的治疗问题,其发展可使“颐养天年,无病而终”成为可能。自然
4、界存在的90种元素加上十余种人造元素排列成著名的元素周期表。由此清楚地预示,一切有生命或无生命的物质都是由这有限的元素组成的。人们只有从支配无生命物质世界的法则及其表现中,才能对生命现象和本质予以深入的认识。1 元素与生物体作用的规律性[4～6]北京大学刘元方、唐任寰等人选用一种世界性的淡水纤毛虫———上海株梨形四膜虫作为实验材料,测定以稳态离子形式存在的各种元素对促进虫群生长分裂浓度和抑制浓度的两种参数。系统实验结果表明,主族元素同一周期从左至右,同一族内自上而下,元素的毒性增加而营养作用减弱,从而提出了化学元素对生物真核细胞的作用与元素周
5、期律密切相关的论据。对副族元素的研究表明,这些元素对细胞生长分裂的促进浓度与它们在海水中的丰度之间存在着相互呼应消涨的关系,从而强力支持生命起源和进化的海洋说,并从金属离收稿日期:2000-11-06·1·©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.广东微量元素科学 2001年 GUANGDONGWEILIANGYUANSUKEXUE 第8卷第2期 子的水解形式和离子势方面,阐述了第一过渡系元素在低浓度时的生化促进作用与周期表中原子
6、序数的依存关系。对稀土元素的研究发现,轻稀土的营养促进作用优于重稀土,呈现出有益生化的效能,这从细胞层次上与我国农业以轻稀土作微肥改善作物品质及增产效果相符。然而,它们能诱导产生微核,对接合生殖过程也有一定影响。尤其是重稀土元素具有“骨蓄积”倾向,并与某种蛋白质牢固结合显示毒性。采用莱哈衣藻作植物细胞模型的实验进一步[7]证实了上述结果。系统地对化学元素作出宏观比较研究之后,自然界向人们展示出一幅更加绚丽多彩的元素周期系。反映各种元素及其化合物化学性质的周期表,在一定程度上也能预示它们的生物学性质。对这一元素间内在生物学规律的揭示,不仅概括了
7、已知生物元素与有毒元素的归属,确证生物体与环境存在元素的密切关系,还为预测稀有分散元素和常见元素的营养性或毒性提供了有益的启示。例如,根据锗在周期表中的偏前位置以及其环境丰度和生物利用性,曾[8]有人预测它很可能是有益元素。目前已查明,锗是某些药用植物如参类、灵芝等的成分,[9]有机锗化合物如Ge-132具有重要的生物活性,可提高人体自身免疫能力。此外,预示[10][11]Li、Rb、Sr、As等也颇值得研究,或者是潜在有益元素。而Hg、Tl、Pb等位于周期表右下方,该归属于有毒元素。2 人体生物元素平衡谱的构成元素周期表和人体内元素分类见图
8、1。 从图1可见,11种宏量元素全部集中在周期表中最前面的20种元素内,它们主要分布在周期表中S区上方和P区上方。必需微量元素有集中在第四周期尤其是第四周期d、d
