生物元素的概念是什么？

生物体内的元素，简而言之，就是构成生命物质的那些基础砖块。你可能已经知道，我们吃的食物最终会被身体分解成更小的组成部分来吸收和利用，而这些组成部分就是各种元素。

想象一下你正在建造一个非常复杂的模型，需要用到各种各样的零件。这些零件的种类和数量决定了模型的最终形态和功能。同样，生物体也是一个极其复杂且精密的“模型”，而构成它的就是一系列特定的元素。这些元素并不是随意组合的，它们各自扮演着不可或缺的角色，共同维系着生命的运转。

我们体内含量最多的元素，你可能猜到了，是氧（O）。别看氧气是我们呼吸时吸入的，它在我们身体里更是占了大头，大约65%的体重都是氧。这是因为水（H₂O）是生命的基础，而水里就有大量的氧。氧也是参与我们体内各种化学反应的“多面手”，比如能量的产生离不开它。

紧随其后的是碳（C），占到身体重量的大约18%。碳的厉害之处在于它能形成无数种化合物，就像乐高积木一样，可以组合成各种复杂的有机分子。蛋白质、碳水化合物、脂肪，甚至是构成我们基因的DNA，都离不开碳这个骨架。没有碳，就没有我们所知的生命形式。

然后是氢（H），大约占10%。氢也主要存在于水中，同时也是有机分子中的重要组成部分。它的轻巧特性也使得它在构建复杂分子时非常方便。

接下来是氮（N），大约占3%。氮听起来好像和我们呼吸的空气有关，但它在身体里的作用可不只是这样。氮是蛋白质和核酸（DNA和RNA）的必须成分。蛋白质是我们身体的“建筑材料”和“工作机器”，而核酸则储存着遗传信息，决定了我们是谁。

除了这四大巨头，还有一些含量相对较少但同样至关重要的元素，我们称之为“常量元素”或“微量元素”。

比如，钙（Ca），它不仅仅是骨骼和牙齿的支柱，还参与着肌肉收缩、神经信号传递等过程。想象一下，没有足够的钙，你的骨头就会变得脆弱，甚至你的心跳都会受到影响。

磷（P）也非常重要，它和钙一样，是骨骼和牙齿的重要成分。更重要的是，磷是ATP（三磷酸腺苷）的核心部分，而ATP是我们身体的“能量货币”，没有它，细胞就无法进行各种需要能量的活动。

钾（K）和钠（Na）这对搭档，在维持体液平衡、神经信号传递和肌肉收缩方面扮演着关键角色。它们就像是细胞内外的一对“守门员”，控制着水分和电信号的流动。

硫（S）虽然含量不多，但它是某些氨基酸（蛋白质的基本单位）的必需成分，也参与着一些重要的生化反应。

镁（Mg）则参与了体内数百种酶的活性，包括那些负责能量生产和DNA合成的酶。它就像是发动机里的小零件，虽然不起眼，却能让整个机器顺畅运转。

再往后，就是含量更少的“微量元素”了。虽然它们在身体中的比例极小，但它们的重要性却丝毫不会打折。比如：

铁（Fe）：血液里的红细胞之所以能运输氧气，全靠血红蛋白中的铁。缺铁，你就可能脸色苍白，浑身乏力。
锌（Zn）：它参与免疫功能、伤口愈合、甚至味觉和嗅觉。如果你经常感冒或者食物吃起来没味道，可能和锌有关。
碘（I）：它是甲状腺激素的重要组成部分，而甲状腺激素调控着我们的新陈代谢。缺碘会影响生长发育，甚至导致甲状腺肿大。
硒（Se）：它是一种重要的抗氧化剂，能帮助身体抵抗自由基的损害，对免疫系统也很重要。
铜（Cu）：它参与铁的代谢，也对能量产生和神经系统的功能很重要。
锰（Mn）：它参与骨骼形成、新陈代谢和抗氧化防御。
钴（Co）：它是维生素B12的重要组成部分，而维生素B12对神经系统和红细胞的形成至关重要。
氟（F）：虽然过量不好，但适量的氟对牙齿健康至关重要，能帮助预防龋齿。

总而言之，生物元素就是构成我们身体的化学物质，它们以不同的比例组合在一起，形成我们身体的各种结构和组织，并驱动着所有生命活动。无论是构成我们高耸的骨架，还是参与我们思维的细微电信号，背后都有这些基础元素的默默付出。它们就像是生命这部宏大交响乐中的各种乐器，缺了任何一种，都无法演奏出完整的旋律。

网友意见

生物元素，或曰生命元素，指生命所必需的化学元素。按照过去数百年里的研究，这些元素有各自的作用：

• 有些构成生物体，如钙参与构成动物骨骼；
• 有些构成化合物，如碳、氢、氧、氮参与构成糖类·蛋白质等有机物；
• 有些具有特定功能，如血红蛋白中的铁参与运输氧气；
• 有些调节生命活动，如钠和钾参与渗透压等调节。

目前一般认为地球生命必需的元素共有28~29种，这是随着研究深入一点点增加的，早几年还是27种。

29种生命元素：

氢、硼、碳、氮、氧、

氟、钠、镁、硅、磷、

硫、氯、钾、钙、钒、

钛、铬^[1]、锰^[2]、铁、钴、

镍、铜、锌、砷、硒、

溴、钼、锡、碘。

硼对哺乳动物来说似乎不是无法替代的，但对许多植物和藻类来说必要。

按照元素在体内含量的高低，可以将其分为大量元素（也叫宏量元素、常量元素，每一种占生物体万分之一以上）和微量元素（每一种占生物体不到万分之一）：

• 碳、氢、氧、氮、磷、硫、氯、钾、钠、钙、镁这十一种元素在人体中的含量，按质量通常各自在0.04%到62.8%，共计占人体总质量的99.97%；
• 其它元素共计占人体总质量的万分之三左右，却在生命活动过程中发挥重要的作用。

这之外还有一些矿物质被部分学者建议列为至少部分生物所必需或有益的营养素，其中某些实验数据和常识大相径庭，例如：

铋，铷，锶（在多种生物中代替钙），碲，钨（在一些生物中替代钼），

镧系元素（可互相替代），铝，锗，镉，铅。

……对人有害的镉可能是多种生物必需的元素，惊喜不惊喜。
铝在人的活细胞内没有任何已经确认的功能，多了会有毒。转铁蛋白会和铝结合^[3]。

要注意的是，生命必需元素在体内的含量通常也有一定的浓度范围，过量和缺乏都会对健康产生不利影响乃至造成死亡。

例如硒是重要的生命元素，成人每天摄取量以100微克左右为宜，长期低于50微克可增加癌症发病率、出现心肌损害等；但是过量摄入硒可以造成腹泻、神经官能症、缺铁性贫血等，乃至中毒死亡。

生命必需元素的存在形式也和其效果直接相关。

例如铁在特定生物大分子结构（主要是蛋白质）包围的封闭状态发挥生理功能，而一旦成为自由铁离子，就会催化过氧化反应、产生过氧化氢和自由基去造成细胞损伤。

参考

1. ^ 美国认为铬是必需元素，欧盟不认为
2. ^ https://dx.doi.org/10.1007%2F978-94-007-7500-8_7
3. ^ https://doi.org/10.1107%2FS090744490503266X

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