糖、香料,還有一切美好事物?轟!人體組成了——《完全圖解元素與週期表》

身體的組成,元素都知道

你體重的大約 65% 是由氧(O)所構成。體重 60 公斤的人,竟然有將近 40 公斤是氧原子的重量。下方插圖是表示組成人體的元素的內容(質量比例)。

組成人體的元素的內容(質量比例),人體的主要材料有 6 種元素。圖/人人出版提供

人體的 70% 左右是水(H2O),而氧是水的構成要素。構成身體的蛋白質和核酸(DNA 等)也需用到氧。此外,肺所攝取的氧會溶於血液中,供應給全身的細胞。

第 2 名之後依序為碳(C)、氫(H)、氮(N)等等。這些元素也是蛋白質以及核酸等製造人體的物質的材料。接下來的鈣(Ca)是骨骼的成分, 磷(P)主要做為製造核酸的成分。以上這些前 6 名的元素,占有體重的 98.5%。構成人體的元素,和構成地球的元素一樣,追本溯源,都是在宇宙空間或恆星裡面誕生的元素。

人體也含有鐵(Fe)、鋅(Zn)等金屬。而且已知某些特定金屬是維持人體正常機能不可或缺的必需元素(請參照下表)。例如鐵,成人的體內含有大約 5 公克,主要用於製造血紅素(hemoglobin,血紅蛋白),這是一種在紅血球中負責與氧結合的蛋白質。眾所周知,如果鐵含量不足,輸送氧的能力會下降,導致貧血。

表格為包括微量元素在內的更詳細內容。依據含量的多寡分成多量、少量、微量、超微量等幾類。表格中以藍色字體書寫的是人體的必需元素。由表可知,有些元素雖然數量極微,卻是人體不可或缺的必需元素。

分類 元素名稱
(藍色為必需元素)
比例 體重 60 公斤中所含的量
多量元素 65% 39公斤
18% 11公斤
10% 6.0公斤
3% 1.8公斤
1.5% 900公克
1% 600公克
少量元素 0.25% 150公克
0.2% 120公克
0.15% 90公克
0.15% 90公克
0.05% 30公克
微量元素 5.1公克
2.6公克
1.7公克
1.7公克
0.27公克
0.27公克
0.17公克
0.10公克
86毫克
68毫克
超微量元素 51毫克
43毫克
17毫克
15毫克
11毫克
10毫克
9.4毫克
8.6毫克
8.6毫克
8.6毫克
1.7公克
1.7毫克
1.3公克
0.17公克
  • 註:1 mg = 0.001 g
  • 含量較多的前 6 名元素,占有體重的 98% 以上。人體含有各式各樣的元素,但其中有 23 種元素,如果欠缺的話會引發某種障礙,稱為必需元素。

人體內也有金屬存在?!

金屬元素是人體所必需的,這件事是在 1745 年第一次獲得確認。義大利醫師門吉尼(Vincenzo enghini)發現燃燒血液剩餘的灰燼可被磁鐵吸引,因而第一次注意到人的體內有金屬存在。

此外,汞(Hg)和砷(As)這類攝取太多會有害的元素,其實在人體裡面也含有微量(體重 60 公斤之中,就含有數毫克~數十毫克的程度)。這些元素到目前為止還沒有發現它們是人體所必需(承擔某種機能)的證據,但也有學者認為它們是必需的。

元素在體內如何被運用?

主要的元素在體內如何被運用。前6名元素是用來做為製造身體的蛋白質、核酸(DNA)、骨骼等的材料。此外,鈉及鉀等金屬材料則溶於體液中,發揮酸度的調節、細胞間的訊息傳送等功能。

主要的元素在體內如何被運用。(點圖放大)圖/人人出版提供

  • 水(H2O):占體重的70%左右。以充滿於細胞間的體液或血液的形態,溶解氧等氣體、糖等營養成分、各種離子。
  • 丙胺酸(C3H7NO2):丙胺酸(alanine)是胺基酸的一種。蛋白質是由丙胺酸等 20 種胺基酸串連在一起而構成。在半胱氨酸(cysteine)這種胺基酸裡面含有硫。
  • 葡萄糖(C6H12O6):葡萄糖是糖的一種,以血糖形態溶於血液中,做為主要的能源使用。
  • DNA:在所有細胞的細胞核裡面,以遺傳基因的形態存在。DNA 由碳、氮、氧、氫、磷等 5 種原子構成。由於氫的數量很多,為了避免妨礙觀察,在上方的插圖中省略不畫。
  • 鈣(Ca):存在於體內的鈣之中,90% 以和磷結合的形態存在,做為製造骨骼的材料。
  • 鈉(Na):主要以鈉離子(Na+)的形態存在於體液中,用於酸度及離子濃度的調整等。
  • 鉀(K):主要以鉀離子(K+)的形態存在於細胞內,具有促進細胞代謝等的機能。
  • 氯(Cl):主要以氯化物離子(Cl)的形態,存在於細胞內及體液中,具有調整離子濃度等等的功用。
  • 鎂(Mg):約有 6 成存在於骨骼中,約有 4 成存在於肌肉等處。

——本文選自《完全圖解 元素與週期表:解讀美麗的週期表與全部118種元素!》,2019 年 9 月,人人出版

 


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活躍星系核

活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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