浅议激光的生物学效应及生物物理机理探讨
一、激光的发光原理及其生物学效应
1激光发光原理
把一段激活物质放在两个互相平行的反射镜构成的光学谐振腔中，处于高能级的粒子会产生各种方向的自发发射。其中，非轴向传播的光波很快逸出谐振腔外，轴向传播的光波却能在腔内往返传播，当它在激光物质中传播时，光强不断增强。如果谐振腔内单程小信号增益G0l大于单程损耗δ，则可产生自激振荡。原子的运动状态可以分为不同的能级，当原子从高能级向低能级跃迁时，会释放出相应能量的光子即自发辐射。同样的，当一个光子入射到一个能级系统并为之吸收的话，会导致原子从低能级向高能级跃迁即受激激吸收。然后，部分跃迁到高能级的原子又会跃迁到低能级并释放出光子即受激辐射。这些运动不是孤立的，而往往是同时进行的。当我们创造一种条件，譬如采用适当的媒质、共振腔、足够的外部电场，受激辐射得到放大从而比受激吸收要多，就会有光子射出，从而产生激光。
2激光生物学效应
由于激光具有能量和动量，激光作用于生物分子，就有可能使生物分子产生物理、化学或生物反应，这就是激光生物效应。目前，学术界认识比较一致的激光生物效应大致有五类：.激光生物热效应、激光生物光华效应、激光生物压力效应、激光生物电磁效应和激光生物刺激效应。生物组织内的天然色素颗粒，对近紫外、可见光和近红外光谱区的激光有选择吸收作用。激光生物效应，目前已经在激光医疗、激光育种方面得到广泛、有效的应用。
（1）激光生物热效应
激光照射生物组织时，激光的光子作用于生物分子，分子运动加剧，与其他分子的碰撞频率增加，由光转化为分子的动能后变成热能，可能会引起蛋白质变性，生物组织表面收缩、脱水、组织内部因水分蒸发而受到破坏，造成组织凝固坏死。当局部温度急剧上升达几百度甚至上千度时，可以造成照射部分碳化或汽化。在照射生物组织时，不同波长的激光产生热效应的机制也不尽同。红外激光的光子能量小，生物组织吸收后只能增加生物分子的热运动导致温度升高，所以它是直接生热可见光和紫外光的光子能量大，生物组织吸收了光子能量后引起生物分子电子态跃迁，在它从电子激发态回到基态的驰豫过程中释放能量，该能量可能引起光化反应，也可能转化为热量产生温度升高，所以它们是间接生热。激光热效应究竟应表现为哪种形式，在激光方面取决于其输出参数、作用时间，在生物组织方面则取决于其光学、热学特性等诸多因素。
热效应是激光致伤的最重要因素。激光损伤区与正常组织的界缘十分清楚，这是由于激光脉冲时程短，生物组织的导热性差，瞬间放热来不及扩散到受照射部位以外的缘故。辐照后，由于继变化，如炎症、出血、再生等，会使原初清楚的损伤界缘逐渐变得模糊。
（2）激光生物光华效应
当一个处于基态的分子吸收了能量足够大的光子以后，受激跃迁到激发态，在它从激发态返回到基态，但又不返回其原来分子能量状态的弛豫过程中，多出来的能量消耗在它自身的化学键断裂或形成新键上，其发生的化学反应即为原初光化学反应，在原初光化学反应过程中形成的产物，大多数极不稳定，它们继续进行化学反应直至形成稳定的产物，这种光化反应称为继发光化反应，前后两种反应组成了一个完整的光化反应过程，这一过程大致可分为光致分解、光致氧化、光致聚合及光致敏化四种主要类型，光致敏化效应又包括光动力作用和一般光敏化作用。生物的光华效应产生的根本是生物的而组织有一定的色度，能选择性地吸收300～1000nm光谱。生物体内的色素有黑色素和类黑色素、血红蛋白、胡萝卜素、铁质等，其中黑色素对激光能量的吸收最大。脱氧血红蛋白在556nm,氧合血红蛋白在415、
542、575nm处有清楚的吸收带,胡萝卜素吸收带在480nm处，黑色素和类黑色素在400～450nm波段吸收最强。无论是正常细胞还是肿瘤细胞，在细胞质和细胞间有许多黑色素颗粒，它们吸收激光能量使能量在色素颗粒上积聚而成为一个热源，其能量向周围传导和扩散，从而引起周围组织细胞损伤
生物学中常见化学元素及作用
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一、生物学中常见化学元素及作用: 1、Ca：人体缺之会患骨软化病，血液中Ca2+含量低会引起抽搐,过高则会引起肌无力。血液中的Cａ２+ 具有促进血液凝固的作用,如果用柠檬酸钠或草酸钠除掉血液中的Ｃa２+,血液就不会发生凝固。属于 植物中不能再得用元素，一旦缺乏，幼嫩的组织会受到伤害。 2、Ｆe:血红蛋白的组成成分，缺乏会患缺铁性贫血。血红蛋白中的Fｅ是二价铁，三价铁是不能利用的。 属于植物中不能再得用元素，一旦缺乏，幼嫩的组织会受到伤害。 3、Mg：叶绿体的组成元素。很多酶的激活剂。植物缺镁时老叶易出现叶脉失绿。 4、B：促进花粉的萌发和花粉管的伸长,缺乏植物会出现花而不实。 5、I：甲状腺激素的成分，缺乏幼儿会患呆小症,成人会患地方性甲状腺肿。 6、K：血钾含量过低时，会出现心肌的自动节律异常，并导致心律失常。 7、N：N是构成叶绿素、蛋白质和核酸的必需元素。N在植物体内形成的化合物都是不稳定的或易溶于 水的,故N在植物体内可以自由移动,缺Ｎ时,幼叶可向老叶吸收N而导致老叶先黄。N是一种容易造 成水域生态系统富营养化的一种化学元素，在水域生态系统中,过多的Ｎ与P配合会造成富营养化， 在淡水生态系统中的富营养化称为“水华”，在海洋生态系统中的富营养化称为“赤潮”。动物体 内缺N，实际就是缺少氨基酸，就会影响到动物体的生长发育。 8、Ｐ：P是构成磷脂、核酸和AＴP的必需元素。植物体内缺Ｐ,会影响到DNA的复制和ＲNA的转录， 从而影响到植物的生长发育。P还参与植物光合作用和呼吸作用中的能量传递过程，因为ATP和AＤ P中都含有磷酸。P也是容易造成水域生态系统富营养化的一种元素。植物缺Ｐ时老叶易出现茎叶暗 绿或呈紫红色，生育期延迟。 9、Zｎ:是某些酶的组成成分，也是酶的活化中心。如催化吲哚和丝氨酸合成色氨酸的酶中含有Ｚｎ， 没有Zn就不能合成吲哚乙酸。所以缺Ｚn引起苹果、桃等植物的小叶症和丛叶症，叶子变小，节间 缩短。 二、生物学中常用的试剂： 1、斐林试剂：成分:0．1ｇ/ml NaOH(甲液)和0.05g/ml CuSO4(乙液)。用法:将斐林试剂甲液和乙液等体 积混合,再将混合后的斐林试剂倒入待测液，水浴加热或直接加热,如待测液中存在还原糖，则呈砖红 色。 2、班氏糖定性试剂：为蓝色溶液。和葡萄糖混合后沸水浴会出现砖红色沉淀。用于尿糖的测定。 3、双缩脲试剂:成分：0.1g／ml NaOＨ（甲液)和0．０1g/mｌCuSＯ4(乙液)。用法：向待测液中先加入 2ml甲液，摇匀，再向其中加入3~4滴乙液，摇匀。如待测中存在蛋白质，则呈现紫色。 4、苏丹Ⅲ:用法：取苏丹Ⅲ颗粒溶于9５%的酒精中，摇匀。用于检测脂肪。可将脂肪染成橘黄色(被苏 丹Ⅳ染成红色)。 5、二苯胺:用于鉴定ＤＮA。DＮA遇二苯胺(沸水浴）会被染成蓝色。 6、甲基绿:用于鉴定ＤＮA。DNA遇甲基绿(常温)会被染成蓝绿色。 7、５0%的酒精溶液 8、75%的酒精溶液 9、95%的酒精溶液：冷却的体积分数为9５%的酒精可用于凝集ＤNA 10、1５%的盐酸：和95％的酒精溶液等体积混合可用于解离根尖。 11、龙胆紫溶液：（浓度为0.01g/ml或0.02ｇ/ml)用于染色体着色，可将染色体染成紫色,通常染色３~5 分钟。(也可以用醋酸洋红染色) 12、２0％的肝脏、3%的过氧化氢、3.5%的氯化铁：用于比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率。(新鲜的 肝脏中含有过氧化氢酶） 13、3%的可溶性淀粉溶液、3%的蔗糖溶液、2%的新鲜淀粉酶溶液:用于探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作 用实验。 14、碘液:用于鉴定淀粉的存在。遇淀粉变蓝。 15、丙酮:用于提取叶绿体中的色素
红外线(Infrared rays)是太阳光线中众多不可见光线中的一种,由德国科学家霍胥尔于1800年发现,又称为红外热辐射(Infrared radiation).太阳光谱上红外线的波长大于可见光线,波长为0.75～1000μm.红外线可分为三部分,即近红外线,波长为0.75～1.50μm之间；中红外线,波长为1.50～6.0μm之间；远红外线,波长为6.0～l000μm 之间.近年来,由于检测设备的完善及研究的深入,人们对红外线的物理性能及其生物学效应有了比较全面的认识,获得了许多进展.红外线特别是远红外线已被广泛运用在医疗保健产业中,与日常生活有关的各种红外线产品也大量出现.本文在此主要对红外线的生物学效应机理及其临床应用研究的现况进行介绍. 一、红外线生物学效应的机理 红外线是一种电磁波,当它通过放射方式辐射到物体时,被物体吸收的辐射能传递给物体内的原子、分子等粒子,使这些粒子发生不规则运动,引起物体的升温作用,称为远红外线的一次效应,也称为增温效应.产生一次效应的同时,物体也随之发生其他的化学、物理等改变,这称之为物体吸收远红外线辐射后产生的二次效应,也称为继发效应. 红外线对人体皮肤、皮下组织具有强烈的穿透力.外界红外线辐射人体产生的一次效应可以使皮肤和皮下组织的温度相应增高,促进血液的循环和新陈代谢,促进人的健康[1] .红外线理疗对组织产生的热作用、消炎作用及促进再生作用已为临床所肯定,通常治疗均采用对病变部位直接照射.近红外微量照射治疗对微循环的改善效果显著,尤以微血流状态改善明显.表现为辐照后毛细血管血流速度加快,红细胞聚集现象减少,乳头下静脉丛淤血现象减轻或消失,从而对改善机体组织、重要脏器的营养、代谢、修复及功能有积极作用[2]. 红外线对人体产生二次效应的机理目前尚未完全清楚. 有学者认为远红外线可对细胞产生共振作用,主要是引起细胞内外水分子的振动,使细胞活化,发生一系列有益于健康的细胞生物化学及细胞组织化学改变[1].也有人认为波长8～14微米的远红外线可称为“生命光线”,能够显著改善人体微循环.它作用于人体水分子时可对人体内老化了的大分子团产生共振使之裂化,重新组合成较小的水分子团,在这个过程中,吸附在老化的分子团表面的污染物质得以去除,水的比重上升,附着于细胞膜表面的水分子增加,增强了细胞的活性和表面张力.由于渗透细胞膜的水分子增加,细胞内钙离子活性加强,因此增强了人体细胞的正常机能,使杀菌能力、免疫能力等均有所提高.此外,生命光线还可以使血液中不饱和脂肪酸的二重键或三重键被切断,饱和脂肪酸不容易再被氧化成血脂[过氧化脂质],减少了血管内脂质的沉积,使血管壁光滑,从而减少动脉硬化、白内障等心血管疾病或眼科疾病的发生,对人体健康起着良好的促进功效[3]. 庞小峰研究了由ATP 分子水解释放的生物能量传递的机制和特点,认为红外线对生物(包括人)所具有的生物效应和医学功能主要来自红外线的非热生物效应.1～7μm 的红外线波可以透射过皮肤到细胞上,被蛋白质分子吸收.蛋白质分子能够而且也只能吸收或发射出1～3.5μm 和5～7μm 波长的红外线,这一范围波长的红外线吸收后能导致蛋白质分子中的酰胺键的量子振动,从而可使生物能量顺利地从一处传递到另一处,使生命体处于正常状态,保持生命体的生长、发育及健康.维持生命系统正常运行的生物能量是由ATP 的水解提供的,但是,一旦ATP 分子或ATP 酶(ATP 的水解需要酶的参与) 或水不足,或者蛋白质的结构和构象改变或畸变等等原因,便可使提供的生物能量不足以引起酰胺键的正常振动或生物能量不能正常传递. 生物组织在得不到足够能量时,便不能正常生长,会诱发出各种疾病. 在这种情况下,若能用具有上述波长的红外线照射,并能被蛋白质吸收,就可以使蛋白质分子恢复正常和正常传递生物能量,从而可能使生物组织从病态恢复到正常状态,使疾病得到治疗. 在红外线医疗仪的临床试验中也证明,对生物体或人有一定医疗效果的红外线也正好是
铜对人体及动物的生物学效应 张录强(河北师范大学生物系石家庄050016) 铜是生物正常生长发育所必需的微量元素之一。1928年威斯康星大学哈特(Hart)的研究证明，由于喂饲乳汁而患贫血症的大白鼠饲料中添加铜和铁，对血红素的形成是必要的。 铜在生物体中的作用主要是参与构成体内具有特殊生理机能的物质，是多种酶系统的活化剂、辅因子或组织成分，参与和调节生物的多种生命活动过程。 1.动物对铜的吸收代谢 铜在动物饲料中多以难溶或不溶状态存在,饲料铜是以复合物的形式被小肠粘膜吸收,仅有极少部分以离子状态进入体内。研究资料表明，大部分铜是与肠粘膜内的含巯基金属蛋白和过氧化物歧化酶结合携带进入体内的，小部分铜与小分子的蛋白质和氨基酸结合转运入小肠粘膜细胞而被吸收到体内。 进入血液的铜存在于血清和血红细胞中，铜先与血清蛋白形成松散结合，在肝脏内铜再与a2-球蛋白形成牢固结合而合成铜蓝蛋白（约占成人血浆铜的95%）。血浆铜蓝蛋白与铜含量可以调节小肠粘膜对铜的吸收，二者含量的高低与存在于肠道食物中的铜维持着某种平衡关系。当血浆铜蓝蛋白和铜含量超过正常值时，肠道中的铜不吸入体内。如果这种平衡被打破，就会导致大量铜被吸收到体内，在机体蓄积产生危害。 动物体对铜的吸收还受饲料中的钼含量高低的影响。在落基山脉区域土壤中钼含量很高，水中钼含量也很高，在当地发生的一种病叫“羊缺铜症”，可通过皮下注射铜螯合物，如铜甘氨酸或日粮中含有8～11×10-7水平铜即可预防。钼干扰铜的吸收机理被认为是：钼干扰硫化物氧化酶，使动物体内硫化物增多，而导致硫化铜沉积，使铜不能为代谢所利用，造成铜缺乏。 铜在动物体内主要以结合态的形式存在，小部分呈游离态存在，机体中铜总量的50%～70%存在于肌肉与骨骼中，20%的铜贮存在肝脏中，5%～10%的铜分布于血液中，微量铜存在于酶分子中。在机体的各组织器官中，在肝、肾及脑铜浓度较高、肝组织中铜浓度最高，是铜最大的贮存器官，而且肝中铜的含量反映出对饲料铜的摄取情况，给予高铜饲料，肝中铜含量能增加数倍。 对于动物而言，食物中铜的吸收率是较低的，大约只有摄取量的5%～10%被吸收和存留，不被吸收的部分随粪排出，体内的铜又以胆汁的形式随粪排出，其他途径仅排出少量。 2.铜在动物体内的生理功能 2.1铜与铁代谢铜与铁代谢密切相关,它影响动物对铁的吸收、运输以及利用。在体内铜通过参与细胞色素氧化酶系统和血红蛋白的合成以及解除抑制铁吸收的因子，从而促进机体对铁的吸收。由肠粘膜进入血浆中的Fe2+不能直接与血浆中的运铁蛋白结合，需在铜蓝蛋白的氧化作用下由Fe2+→Fe3+后，再与运铁蛋白结合，并随运铁蛋白运送到骨髓、肝脏及全身组织。用于合成血红蛋白、肌红蛋白和含铁酶类，或在骨髓和肝脏内形成铁贮备。铜蓝蛋白还参与机体内贮存铁动员，使其迅速释放出来，并与血浆中的β1-球蛋白结合形成运铁蛋白,参与铁的运输和代谢。 铜还是血红蛋白的合成、红细胞的成熟与释放（即造血过程）的原料和调节因子，缺铜时，降低了铜对血红蛋白的催化作用，就可能导致贫血。 2.2铜参与超氧化物歧化酶和单胺氧化酶的系统的构成。主要催化弹性蛋白肽键中赖氨酸酰残基、氨基氧化脱氨为醛基，并与分子内或分子间的另一肽键的类似醇基或氨基进行醛醇缩合或醛氨缩合、而形成胶原纤维及弹性蛋白共价交联结构，使弹性纤维形成不溶性状态，从而使机体组织维持正常弹性和韧性。 2.3铜影响一些动物的生殖机能与生长发育将适量的铜盐注入孵化的鸡蛋内,雏鸡可
激光也是一种光，从本质上讲它和普通光源如太阳、白炽灯、火焰等所发出的光没有什么区别，因此它具有普通光所具有的性质。由于它是一种电磁波，所以又具有波粒二象性。它遵守反射、折射的定律，在传播中会出现干涉、衍射、偏振等现象。但是，激光又有着和普通光显著不同的特点，如它的单色性、相干性、方向性极好，亮度极高等。因此，它与生物体作用时会产生许多特殊的效应，这也是激光可以用来诊治疾病的原因之一。 激光美容的原理是通过组织吸收高能量的激光后所产生的光热反应，使局部温度在数秒内骤然升高到数百度或更高，组织发生凝固性坏死，甚至碳化或汽化，与此同时，由于急剧发热，组织的水分突然剧烈丧失，聚焦后，可用以切割或烧灼病变组织。常用于皮肤的激光有二氧化碳激光、红宝石激光、染料激光等。激光美容的优势是显而易见的：操作简便、省时、可同时止血，对于有些大面积斑、痣无须手术切除，自体植皮，可以起到美容和保留原有皮肤功能的双重效果。但是它同其他治疗方法一样，也会有一些副作用，在清除病变组织的同时，对正常组织也有不同程度伤害，最常见的是遗留表浅疤痕、色素减退或沉着斑。 激光的生物作用机理及生物效应 激光对生物体的作用有五种：热作用、光化作用、机械作用、电磁场作用和生物刺激作用。激光和生物体相互作用以后所引起生物组织方面的任何改变都称为“激光的生物效应”。激光与生物体作用后，不仅会引起生物效应，而且激光本身的参数（波长、功率、能量等）也可能会改变。由于激光的生物效应是“五作用”所致，故这“五作用”即为激光生物效应的机理。 一、医用强激光与弱激光 在医学上，由于强、弱激光的生物作用机理不同，所以临床应用时其目的和方法也不同。在医学领域里，不以激光本身的物理参量（如功率和能量）来衡量激光的强弱，而是以它对生物组织作用后产生生物效应的强弱来区分的。它的定义是：激光照射生物组织后，若直接造成了该生物组织的不可逆损伤，则此受照表面处的激光称为强激光；若不会直接造成不可逆损伤者，称为弱激光。
磁场的生物学效应(以人为对象) 摘要:磁场作用于生物体后产生一系列的生物学效应, 这种观点已被多年来的许多实脸所证实。早在1896年, 磁场对神经系统作用的研究就已被报道出来。后来, 磁场杭炎，促进骨生成，促进血管神经再生等作用相继被发现。近几十年来，关于磁场对生物体的作用，从流行病学调查到实脸室研究也都有了一定进展。如今，磁场的生物学效应研究已成为物理医学研究的热点。本文就近年来以人为对象的磁场生物学效应研究的热点与进展作一简要综述。 关键词: 磁场; 生物学效应 生物磁学是研究物质磁性和磁场与生物特性及生命活动之间相互联系相互影响的一门新兴边缘学科。随着研究的深入，磁场作用于生物的效应与机理有了新的更深刻的认识。 1 应用于生物处理的外磁场类型 不同磁场的类型及其物理参数（场强大小、均匀性、方向性、作用时间等）会导致不同的磁场生物效应。变化磁场又因频率高低不同、作用时间长短不一也会产生不同的生物效应。[1] 2 磁场基本的生物学特性 磁场能在机体内引起电动势而作用于机体，从而对生物体产生不同的生物学效应。这里所谓的生物效应包括正生物效应和负生物效应。磁场并非越大越好，也不是越小越好，而是特定的强度和作用时间会产生不同的效果，称为“窗口效应（window effect）”，而这个恰到好处的窗口是要靠不断的摸索才能找到的。
另外，生物是具有磁性的，从分子、细胞、组织器官中任一层次分析看，其体内都存在着顺磁性物质与逆磁性物质。每个生物细胞都可以看做一个微型电池，也可以看做一个微型磁极子。首先，体内存在着带电离子（表2），电荷运动产生磁场。其次，由于细胞膜内外各种离子具有不同的通透性，且分布不均匀，膜内外存在电位差，离子在细胞膜上离子通道中迁移时也会产生一定的生物电流。生物体的磁性、组成、种类、敏感性等同样会影响到生物学效应。 生物体内存在着顺磁性物质与逆磁性物质。顺磁性物质与磁场弱相吸引，在外加磁场作用下产生与外加磁场方向一致的磁场，比如脱氧血红蛋白等。逆磁性物质与磁场弱相斥，在外加磁场作用下产生与外加磁场方向相反的磁场，比如水和脂肪等。由于这种磁性，外加磁场、环境磁场和生物体内的磁场都会对生物组织和生命活动产生影响，即磁场的生物效应。 [2] 磁生物效应一般具有几个特点1）窗口性：生物体只对某一特定强度的磁场产生效应2）阈值性：磁场在某一范围内才能引起生物效应3）滞后性：生物体必须经过一段时间才能表现出相对应的磁场作用4）协同性：很弱的外加磁场能激发很强的生物响应。 3静磁场曝露限值导则（2009）国际非电离辐射防护委员会 工业用和医用静磁场技术的快速发展，导致人体静磁场曝露增加，并促进了许多对其可能产生的健康影响的科学研究。世界卫生组织（WHO）最近在环境健康准则项目（WHO 2006）中提出了关于静态电场和磁场的健康准则文献，文献包括对静场曝露生物效应的复核。[3] 1)曝露源 地球的自然静磁场约为50μT，根据地理位置不同在30~70μT间波动。较高的直流输电线下方产生的磁通密度量级为20μT。快速磁悬浮客运列车在靠近电动机处产生的磁通密度较高。然而，无论磁悬浮列车还是常规电气化列车，乘客车厢内的场强都相对较低——低于100μT，但是乘客车厢地板下的感应电机会导致车厢地板水平区域的局部磁场达几个mT（WHO 2006；ICNIRP 2008）。其他在居所和职业环境中的静磁场源包括磁夹扣和磁附件（如箱包、纽扣、磁性的项链和手链、磁性腰带、磁性玩具等中的）中的小型永磁体产生的局部静态场超过0.5 mT。 在磁共振过程中，磁通密度通常为0.15~3Ｔ，且曝露时间限制在１小时以内，但也可能会持续数个小时（Gowland 2005）。这类医疗过程同样会增加职业曝露，尤其是对医疗专业人士（外科医生、放射科医师、护士和技术人员）而言。在医疗专业人员必须非常近距离处理病人的紧急情况下，工作人员遭受的曝露也会增加。此外，当移动病人进/出MR系统时，工作人员也会遭受短时间的曝露。最后，参与制造或维修此类MR系统的工作人员也会职业性地曝露于高静磁场中。 诸如热核反应堆、磁流体动力系统、超导发电机等高能技术也会产生强场。在研究机构使用的气泡室、粒子加速器、超导光谱仪、同位素分离装置等设备的周围，也会出现高磁通
我国空气离子生物学效应的研究综述 空气离子作为物质体而存在它对机体产生良好的生物效应用大气压电离四级质谱仪对空气离子进行分析其主要成份为 NO-2NO2H2O a,CO-n HNO2 (H2O)n,HC-2HNO2 (H2O)a,NO-2HNO2 (H2O)a, 当气压小于大气压时由电晕放电产生的负离子是NO-2H2O a,CO-3(H2O)a,NO-2(H2O)a;由射线产生的负离子是O-2(H2O)a,空气离子成份取决于气压离子漂移时间湿度和电场强度与气压比值E/P 一对生物体酶的影响 1单胺氧化本酶MAO主要存在肝肾脑细胞线料体内MAO的氧化脱氨基作用使用5-HT变为5-HIAA因而使游离的5-HT减少负离子促进MAO活性而正离子相反抑制其活性烧伤病人5-HIAA增多反映游离5-HT增多用负离子治疗烧伤病人疼痛减轻创面愈合快是由于负离子促进MAO活性使5-HT转化为5-HIAA的缘故用CS2染毒家兔兔血清肺脑组织中MAO活性降低吸入负离子可恢复其血清肺脑组织中MAO活性2细胞色素氧化酶Cyto-o负离子能促进Cyto-o活性加速细胞色素C的氧化还原作用使琥珀酸转化为延胡索酸负离子使应激后处于抑制的大鼠肝线粒体细胞色素氧化酶活性迅速恢复到正常水平3过氧化物酶pero与过氧化氢酶peroH参与体内氧化毒性产物H2O2的分解H2O2是具有强毒性羟自由(OH-)的前身因此这二种酶视为自由基清除剂对维持正常机体健康起重要作用负离子促进Pero及PeroH的合成4超氧化物歧化酶 SOD是O- 2自由基清除剂对于抗辐射损伤防治肿痛抗衰老抗类症等起重要作用 小暴露负离子7.5×104个/cm3 7天每天8个小时测定肺肝脑心的SOD活性结果都明显增强对小鼠暴露负离子15天每天4小时离子浓度4108个/cm3血中SOD 活性高于对照组419.5>334.5u/ml大鼠暴露负离子6.5-8.5×106个/cm3 230每天4小时结果大鼠红细胞及肝脏SOD活性大大增强血浆MDA丙二醛降低表示LPO脂质过氧化物减弱负离子参与SOD的诱导或通过呼吸链上的Cyto-o及Pero并促使氧化磷酸化 偶联更加紧密从而使O-2等自由减少保护了SOD继而使LPO减弱MDA减少MDA 是自由基导致LPO的终产物反映脂质过氧化损伤程度SOD MDA与炎症衰老肿瘤动脉粥样硬化工业中毒等密切相关提示负离子增强SOD活性降低MDA含量可能是负离子防治疾病的机理总之负离子所影响的酶很多但大部分均与生物氧化能量代谢生长发育抗衰老抗肿瘤抗炎症有关自由基换伤有关在酶活性受到其它因柴油干扰时负离子有调节其它活性的作用对正常机体内酶的影响似乎不明显 二缺氧反应 实验在低压氧舱中模拟进行小鼠暴露无遗负离子5-7104个/cm3, 在1000m高度急性缺氧条件下存活率和存活时间明显提高和延长3000m 高度缺氧条件下游泳耐力增强游泳时间延长长时间吸入负离子可加强急性缺氧条件下小鼠血中5-HT代谢使高水平5-HT超于正常人吸入高浓度负离子处于4000m高度缺氧的人体功能呈现善与提高趋势在7500m高度急性缺氧时可使有效意识时间延长因此负离子可作为飞行和高原特殊条件下医学保健新方法噪声性耳聋与缺氧有关负离子有增进内耳供氧提高听力的效应19只雄豚鼠观察负离子对其正常听域改变的生物效应另选26只分吸离子与对照组观察负离子对听觉保护作用处理8天后进行急性噪声暴露1小时用听觉电生物方法及微机电脑信息处理系统测试两组皮层反应域听阈结果吸入负离子后听阈平均降低 3.9dB(P<0.01)负离子有提高听力的效应预防性吸入3106个cm3三天每天3小时对急性暴露后的听力恢复比对照组快到第2天即恢复正常空气负离子改善内耳血流增进供氧和有氧能量代谢减轻内耳细胞疲劳
激光的生物效应及医学应用 当把激光照到生物样品并相互作用时，除可发生同波段普通光引起的生物效应外，还可引起许多特别的生物效应，如热作用、光化作用、机械作用、电磁作用以及对生物系统的刺激作用等. 根据这些生物效应，激光在医学中可用于研究、诊断和治疗. 热效应激光照射生物组织时，激光的光子作用于生物分子，分子运动加剧，与其他分子的碰撞频率增加，由光转化为分子的动能后变成热能. 为此将造成蛋白质变性，生物组织表面收缩、脱水、组织内部因水分蒸发而受到破坏，造成组织凝固坏死，当局部温度急剧上升达几百度甚至上千度时，可以造成照射部分碳化或汽化. 在照射生物组织时，不同波长的激光产生热效应的机制也不尽相同，红外激光的光子能量小，生物组织吸收后只能增加生物分子的热运动导致温度升高，所以它是直接生热；可见光和紫外光的光子能量大，生物组织吸收了光子能量后引起生物分子电子态跃迁，在它从电子激发态回到基态的驰豫过程中释放能量，该能量可能引起光化反应，也可能转化为热量产生温度升高，所以它们是间接生热. 激光热效应究竟应表现为哪种形式，在激光方面取决于其输出参数、作用时间，在生物组织方面则取决于其光学、热学特性等许多因素. 在临床治疗时基本上是用热致凝固、热致汽化、热致碳化、热致燃烧这四种热效应，相对低能量的连续激光如CO2激光或Ar+激光，准连续的激光如铜蒸汽激光或KTP激光，通常产生可控的表浅的部分厚度的热致凝固效应；将脉冲染料激光的特异性作用于微血管治疗瘢痕，也应用了热致凝固效应；采用脉冲CO2激光或Er:YAG激光进行面部疤痕和皱纹的去除，则是利用了使病变皮肤组织汽化的热致汽化效应，从而获得理想的美容效果. 随着半导体激光器波长范围的扩展，半导体激光已经用于软组织切除及组织接合、凝固、和汽化，在医学上获得广泛应用. 有时根据情况，也采用多波长激光在空间、时间上的组合使用，比如在激光美容中，通常用CO2激光(10.6 μm)作大面积去皱后，再用铒激光(2.94 μm)做精细修整，可以产生优于单一波长的医疗效果. 光化学效应当一个处于基态的分子吸收了能量足够大的光子以后，受激跃迁到激发态，在它从激发态返回到基态，但又不返回其原来分子能量状态的弛豫过程中，多出来的能量消耗在它自身的化学键断裂或形成新键上，其发生的化学反应即为原初光化学反应. 在原初光化学反应过程中形成的产物，大多数极不稳定，它们继续进行化学反应直至形成稳定的产物，这种光化反应称为继发光化反应，前后两种反应组成了一个完整的光化反应过程. 这一过程大致可分为光致分解、光致氧化、光致聚合及光致敏化四种主要类型. 光致敏化效应又包括光动力作用和一般光敏化作用. 应用光敏剂进行的光动力学疗法是其中典型的应用. 光动力学疗法，也称为光化学疗法. 在机体内注射某种光敏物质，由于肿瘤细胞和正常细胞与光敏物质的亲和力不同，使病变组织内的光敏物质浓度远大于邻近的正常组织. 选择性存积于肿瘤细胞内的光敏剂经特定波
激光生物效应及医学应用研究 【摘要】激光作用于生物体会产生物理、化学或生物学的效应，激光正是通过这些效应达到医学基础研究、诊断和治疗疾病的目的. 本文简介了激光与生物组织相互作用所产生的生物效应，概述了激光生物效应在生物学和医学研究中的应用. 【关键词】激光；生物效应；医学应用 引言 1960年梅曼制造了第一台红宝石激光器，从而拉开了激光医学的序幕. 1961年红宝石激光器首先被应用于眼科疾病治疗，开创了激光在医学上应用的先河. 随着激光医学的发展以及激光在各个领域应用的不断深入，光热、光化学等激光与生物组织相互作用的基本原理及应用研究就显得特别重要，并吸引了一大批相关领域专家的关注和参与. 从相关科学工作者探讨的议题及研究热点可以看出，激光与生物组织相互作用的基本原理及应用研究仍是当前的研究重点［1-2］. 1激光的生物效应及医学应用 当把激光照到生物样品并相互作用时，除可发生同波段普通光引起的生物效应外，还可引起许多特别的生物效应，如热作用、光化作用、机械作用、电磁作用以及对生物系统的刺激作用等［3］. 根据这些生物效应，激光在医学中可用于研究、诊断和治疗. 1.1热效应激光照射生物组织时，激光的光子作用于生物分子，分子运动加剧，与其他分子的碰撞频率增加，由光转化为分子的动能后变成热能. 为此将造成蛋白质变性，生物组织表面收缩、脱水、组织内部因水分蒸发而受到破坏，造成组织凝固坏死，当局部温度急剧上升达几百度甚至上千度时，可以造成照射部分碳化或汽化. 在照射生物组织时，不同波长的激光产生热效应的机制也不尽相同［4］，红外激光的光子能量小，生物组织吸收后只能增加生物分子的热运动导致温度升高，所以它是直接生热；可见光和紫外光的光子能量大，生物组织吸收了光子能量后引起生物分子电子态跃迁，在它从电子激发态回到基态的驰豫过程中释放能量，该能量可能引起光化反应，论文援助Q2315126918.出书专利Q2966910228 也可能转化为热量产生温度升高，所以它们是间接生热. 激光热效应究竟应表现为哪种形式，在激光方面取决于其输出参数、作用时间，在生物组织方面则取决于其光学、热学特性等许多因素［5］. 在临床治疗时基本上是用热致凝固、热致汽化、热致碳化、热致燃烧这四种热效应，相对低能量的连续激光如CO2激光或Ar+激光，准连续的激光如铜蒸汽激光或KTP激光，通常产生可控的表浅的部分厚度的热致凝固效应［6］；将脉冲染料激光的特异性作用于微血管治疗瘢痕［7］，也应用了热致凝固效应；采用脉冲CO2激光或Er:YAG激光进行面部疤痕和皱纹的去除［8］，则是利用了使病变皮肤组织汽化的热致汽化效应，从而获得理想的美容效果. 随着半导体激光器波长范围的扩展，半导体激光已经用于软组织切除及组织接合、凝固、和汽化，在医学上获得广泛应用. 论文援助Q2315126918.出书专利Q2966910228有时根据情况，也采用多波长激光在空间、时间上的组合使用，比如在激光美容中，通常用CO2激光(10.6 μm)作大面积去皱后，再用铒激光(2.94 μm)做精细修整，可以产生优于单一波长的医疗效果. 1.2光化学效应当一个处于基态的分子吸收了能量足够大的光子以后，受激跃迁到激发态，在它从激发态返回到基态，但又不返回其原来分子能量状态的弛豫过程中，多出来的能量消耗在它自身的化学键断裂或形成新键上，其发生的化学反应即为原初光化学反应. 在原初光化学反应过程中形成的产物，大多数极不稳定，它们继续进行化学反应直至形成稳定的产物，这种光化反应称为继发光化反应，前后两种反应组成了一个完整的光化反应过程. 这
一、生物学中常见化学元素及作用： 1、Ca：人体缺之会患骨软化病，血液中Ca2+含量低会引起抽搐，过高则会引起肌无力。血液中的Ca2+ 具有促进血液凝固的作用，如果用柠檬酸钠或草酸钠除掉血液中的Ca2+，血液就不会发生凝固。属于 植物中不能再得用元素，一旦缺乏，幼嫩的组织会受到伤害。 2、Fe：血红蛋白的组成成分，缺乏会患缺铁性贫血。血红蛋白中的Fe是二价铁，三价铁是不能利用的。 属于植物中不能再得用元素，一旦缺乏，幼嫩的组织会受到伤害。 3、Mg：叶绿体的组成元素。很多酶的激活剂。植物缺镁时老叶易出现叶脉失绿。 4、B：促进花粉的萌发和花粉管的伸长，缺乏植物会出现花而不实。 5、I：甲状腺激素的成分，缺乏幼儿会患呆小症，成人会患地方性甲状腺肿。 6、K：血钾含量过低时，会出现心肌的自动节律异常，并导致心律失常。 7、N：N是构成叶绿素、蛋白质和核酸的必需元素。N在植物体内形成的化合物都是不稳定的或易溶于 水的，故N在植物体内可以自由移动，缺N时，幼叶可向老叶吸收N而导致老叶先黄。N是一种容易 造成水域生态系统富营养化的一种化学元素，在水域生态系统中，过多的N与P配合会造成富营养 化，在淡水生态系统中的富营养化称为“水华”，在海洋生态系统中的富营养化称为“赤潮”。动 物体内缺N，实际就是缺少氨基酸，就会影响到动物体的生长发育。 8、P：P是构成磷脂、核酸和ATP的必需元素。植物体内缺P，会影响到DNA的复制和RNA的转录，从 而影响到植物的生长发育。P还参与植物光合作用和呼吸作用中的能量传递过程，因为ATP和ADP中 都含有磷酸。P也是容易造成水域生态系统富营养化的一种元素。植物缺P时老叶易出现茎叶暗绿或 呈紫红色，生育期延迟。 9、Zn：是某些酶的组成成分，也是酶的活化中心。如催化吲哚和丝氨酸合成色氨酸的酶中含有Zn，没 有Zn就不能合成吲哚乙酸。所以缺Zn引起苹果、桃等植物的小叶症和丛叶症，叶子变小，节间缩 短。 二、生物学中常用的试剂： 1、斐林试剂：成分：0.1g/ml NaOH(甲液)和0.05g/ml CuSO4(乙液)。用法：将斐林试剂甲液和乙液等体 积混合，再将混合后的斐林试剂倒入待测液，水浴加热或直接加热，如待测液中存在还原糖，则呈 砖红色。 2、班氏糖定性试剂：为蓝色溶液。和葡萄糖混合后沸水浴会出现砖红色沉淀。用于尿糖的测定。 3、双缩脲试剂：成分：0.1g/ml NaOH(甲液)和0.01g/ml CuSO4(乙液)。用法：向待测液中先加入2ml甲 液，摇匀，再向其中加入3~4滴乙液，摇匀。如待测中存在蛋白质，则呈现紫色。 4、苏丹Ⅲ：用法：取苏丹Ⅲ颗粒溶于95%的酒精中，摇匀。用于检测脂肪。可将脂肪染成橘黄色(被苏 丹Ⅳ染成红色)。 5、二苯胺：用于鉴定DNA。DNA遇二苯胺(沸水浴)会被染成蓝色。 6、甲基绿：用于鉴定DNA。DNA遇甲基绿(常温)会被染成蓝绿色。 7、50%的酒精溶液 8、75%的酒精溶液 9、95%的酒精溶液：冷却的体积分数为95%的酒精可用于凝集DNA 10、15%的盐酸：和95%的酒精溶液等体积混合可用于解离根尖。 11、龙胆紫溶液：(浓度为0.01g/ml或0.02g/ml)用于染色体着色，可将染色体染成紫色，通常染色3~5 分钟。(也可以用醋酸洋红染色) 12、20%的肝脏、3%的过氧化氢、3.5%的氯化铁：用于比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率。（新鲜的 肝脏中含有过氧化氢酶） 13、3%的可溶性淀粉溶液、3%的蔗糖溶液、2%的新鲜淀粉酶溶液：用于探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的 作用实验。 14、碘液：用于鉴定淀粉的存在。遇淀粉变蓝。
光是电磁波;光的波动性(干涉,衍射和偏振);光的量子性. 激光产生基本原理: 1.自发辐射; 原子不受外界影响时，处于高能级的原子有一定的几率自发的向低能级跃迁而发光，这种发光过程称为自发辐射。 2.受激辐射; 处于激发态的原子，若在它发生自发辐射之前受到频率恰好为E2-E1=hυ21的外来光子激发作用，就有可能从高能级E2跃迁到低能级E1，同时辐射一个与外来光子同频率、同相位、同方向的光子，这种现象称为受激辐射。 3.受激吸收 当能量为hυ21= E2-E1的外来光子在物质中传播时，一方面可能引起受激辐射，形成光放大过程；另一方面，也可能被处于基态能级上的原子所吸收，使后者跃迁到激发态上去，从而使物质中传播的光子因吸收而减少，这一过程称为受激吸收。 粒子数反转:常温下热平冲的原子处于基态,光吸收占优势.为了实现光放大,须设法使高能级的原子数多于低能级的原子数,使原子获得正常分布的反转状态. 实现粒子数反转的过程:激励,抽运,汞浦. 激光的参数对生物效应影响：如波长、功率、能量、相干、偏振、激光振荡方式、激光模式等，对生物组织作用有不同影响。 激光4个基本特性 激光与其它光不同:具有亮度高,方向性好,单色性好,相干性好等特点 激光器三要素:工作物质;泵浦源;谐振腔 Nd:YAG激光器 ?工作物质：掺钕钇铝石榴石、Nd:YAG ?激励方式：光激励（氪灯） ?激光波长: 1.06μm，为红外不可见光。 ?导光系统:石英玻璃纤维光纤输出。 ?临床应用:常用作手术刀,进行体表和内腔手术。 ?特点:光电转换率高，输出功率大。 ?冷却系统：水冷，内循环或外循环水。 He-Ne激光器 ?工作物质：氦气He和氖气Ne ?激励方式: 高压直流放电 ?激光波长：632.8nm，为可见红光。
砷的化学性质和生物学效应 2012级药学3班刘圣均 1210307312 一、砷的化学性质 1、砷单质 砷单质很活泼，在空气中加热至约200℃时，会发出光亮，于400℃时，会有一种带蓝色的火焰燃烧，并形成白色的三氧化二砷烟。金属砷易与氟和氧化合，在加热情况亦与大多数金属和非金属发生反应。不溶于水，溶于硝酸和王水，也能溶解于强碱，生成砷酸盐。 砷可区分为有机砷及无机砷，其中以无机砷毒性强。另外有机砷及无机砷中又分别分为三价砷（三氧化二砷）及五价砷（NaAsO3），在生物体内砷价数可互相转变。 2、砷的化合物 最常见的化合物为砷的氢化物或称胂、五氧化二砷和三氧化二砷，及其对应的水化物-砷酸和亚砷酸。砒霜分子式是是三价砷，亚砷的氧化物。一些重要的生物砷化合物：一甲基胂，二甲基胂，三甲基胂，甲基胂酸，二甲基次胂酸。 二、关于砷的毒性 单质砷无毒性，砷化合物均有毒性。其中三价砷比五价砷毒性大，约为60倍；有机砷与无机砷毒性相似。 毒理：三价砷会抑制含-SH的酵素，五价砷会在许多生化反应中与磷酸竞争，因为键结的不稳定，很快会水解而导致高能键（如ATP）的消失。氢化砷被吸入之后会很快与红血球结合并造成不可逆的细胞膜破坏。低浓度时氢化砷会造成溶血，高浓度时则会造成多器官的细胞毒性。 对各个系统的毒性： 肠胃道、肝脏、肾脏毒性：肠胃道症状通常是在食入砷或经由其它途径大量吸收砷之后发生。肠胃道血管的通透率增加，造成体液的流失以及低血压。肠胃道的黏膜可能会进一步发炎、坏死造成胃穿孔、出血性肠胃炎、带血腹泻。砷的暴露会观察到肝脏酵素的上升。慢性砷食入可能会造成非肝硬化引起的门脉高血压。急性且大量砷暴露除了其它毒性可能也会发现急性肾小管坏死，肾丝球坏死而发生蛋白尿。 心血管系统毒性：因自杀而食入大量砷的人会因为全身血管的破坏，造成血管扩张，大量体液渗出，进而血压过低或休克，过一段时间后可能会发现心肌病变，在心电图上可以观察到QRS 较宽，QT interval较长，ST段下降，T波变的平缓，及非典型的多发性心室频脉。至于流行病学研究显示慢性砷暴露会造成血管痉挛及周边血液供应不足，进而造成四肢的坏疽，或称为乌脚病，在台湾饮用水含量为10-1820ppb 的一些地区曾有此疾病盛行。 神经系统毒性：砷在急性中毒24~72小时或慢性中毒时常会发生周边神经轴突的伤害，主要是末端的感觉运动神经，异常部位为类似手套或袜子的分布。中等程度的砷中毒在早期
绪 论 绪论 样本的采集：固体（头发、指甲）,液体（血液、尿液）,组织器官,蛋白质 尿中微量元素的检测：选晨尿中段的尿进行检测 样本的预处理：稀释法,高温消化法,微波消化法 样本的检测方法：1 当辐射照射到物质上 的电化学性质改变,反应出来的某种信号(电压、电流、电阻、电量等)强度变化,确定待测物质含量的分析方法。 3、原子吸收光谱法——原子吸收光谐法又称为原于吸收分光光度法(atomic abmrption spectrometry,AAS)是目前测定微量元素使用最广泛的方法之一。其基本原理为,光源发射的待测元素的特征辐射通过样品蒸气时,被蒸气中待测元素的基态原子所吸收,未被吸收的部分透射过去,根据辐射强度的减弱程度可求得样品中待测元素的含量。根据被测元素的原子化方式的不同,分为火焰原子吸收光谱法、非火焰原子吸收光谱法和低温原子化法。 微量元素：是指含量小于体重0.01％,每人每日需要量在lOOmg以下的元素,仅占人体元素总量的0.05％,包括铁、铜、锌、锰、钼、钴、钒、镍、铬、锡、氟、碘、硒、硅、砷、硼、锶、锂、锗、铝、钡、铊、铅、镉、汞以及稀土元素等数十种 常量元素：是指含量小于体重0.01％,每人每日需要量在lOOmg以下的元素,仅占人体元素总量的0.05％,包括铁、铜、锌、锰、钼、钴、钒、镍、铬、锡、氟、碘、硒、硅、砷、硼、锶、锂、锗、铝、钡、铊、铅、镉、汞以及稀土元素等数十种 微量元素的分类：必须微量元素,非必须微量元素,无毒微量元素,有毒微量元素。 必须微量元素：（定义）在人体或高等动物体内构成细胞或体液的特定生理成分,具有明显营养作用,人体生理过程中必不可少,缺乏该元素后产生特征性生化紊乱、病理变化及疾病,补充该元素能纠正特征性病理变化或治愈,称为必需微量元素。它们是铁、铜、锌、锰、铬、钼、钴、钒、镍、锡、氟、碘、硒、硅。（效用）是维持机体很多具有特殊生理效用酶系的重要成分或激活剂,在维持机体的生长发育、遗传、新陈代谢、能量转换等方面发挥极其重要的作用 非必须微量元素： 无毒微量元素：凡未发现有营养作用,又无明显毒害作用的元素,称为无毒微量元素,如钡、钛、铌、锆等 有毒微量元素：凡无营养作用,人体又对其缺乏精密调节机制,且在体内具有蓄积倾向和明显毒害作用的微量元素归入此类,例如铅、汞、镉、铊、铝、锑 微量元素的分布 地表环境：指在太阳辐射参与下包括地球表面由岩石、空气、水体、土壤和生物组成的一层复杂的物质体系。 生物圈及其构成：是指地球上有生命的部分。包括水圈、岩石圈、大气圈 地球化学背景：自然界中物质含量的自然水平称为地球化学背景 地球化学异常：某种化学元素的含量与地球背景有重大偏离称为地球化学异常。（分类）岩石化学异常、土壤化学异常、水化学异常、大气(空气)化学异常、植物化学异常和动物化学异常。 气溶胶：空气中的固体和液体颗粒被称为气溶胶 微量元素的地质背景： 原始迁移：由于水与岩石的相互作用,在一定的水文地球化学条件下造成岩石(包括其形成的土壤)中的元素向天然水中迁移,使得水中相对富集这些元素的过程称原始迁移。 二次迁移：指在—定条件下,水中的元素向岩石中迁移,岩石中相对富集了这些元素(即所谓沉淀),造成水中这些元素的相对贫化的过程。 影响微量元素迁移的因素：（内在）与微量元素迁移有关的内在因素包括原子的热力性质(键性)、原子和离子的引力性质、元素的理化性质。（外部）气候条件、地质条件、pH条件、氧化还原条件、有机物的浓度和水交替条件等均影响着微量元素的迁移。 水文地球化学垒：指在地壳层的很短距离内,元素的迁移能力急剧降低,水文地球化学条件明显改变,从而引起元素浓集的地段。 水文地球化学垒的种类：可分为吸附垒、酸性—碱性垒、氧化—还原垒、蒸发垒和机械垒。 生物学效应 微量元素的吸收及其影响因素：（途径）微量元素可通过呼吸道、消化道、皮肤黏膜进人体内。例如钴可经消化道和呼吸道进入人体；锰、钒、硅、镍等在职业暴露情况下通过呼吸道进入人体,但其生物学效应可能与消化道吸收有所不同；（影响因素）胃肠道内的pH,机体内环境稳定性调节,微量元素的理化性状,膳食结构和成分,微量元素间的相互作用。 微量元素的生理学效用：微量元素通过参与体内的新陈代谢、生理、生化反应、能量转换等过程,在机体的生命活动中发挥重要作用。突出的特点是微量元素对生命过程的必需性。机体的需要量很小,但作用极大。(一)构成酶和酶的激活剂(二)调控自由基水平及抗氧化作用(三)参与激素及其辅助因子的合成(四)构成体内重要的载体和电子传递系统(五)对金属硫蛋白基因表达的调控(六)微量元素与细胞凋亡(七)对感官效用的作用 微量元素的健康效应：(一)微量元素与机体的生长发育(二)微量元素与生殖(三)微量元素与中枢神经发育(四)微量元素与免疫(五)微量元素与衰老(六)微量元素与癌发生自由基：（定义）生物体内的自由基是指含有一个或多个未配对电子的任何分子或离子。（特点）自由基的配合特点是具有顺磁性、化学反应性极强、作用半径小、生物半减期极短。（危害）自由基可进攻生物膜,使膜上的不饱和脂肪酸产生有害的脂质过氧化物,改变膜的结构和稳定性影响其效用。 金属硫蛋白有哪些生理学效用：一、清除体内自由基、防止基体衰老二、解除重金属的毒性三、参与体内微量元素的代谢：四、增强机体对各种不良状态的适应能力五、锌元素的贮存库：六、防止细胞癌变 铜：铜蓝蛋白的生理学效用：1,参与铜的转运2．铜蓝蛋白作为铁氧化酶,参与铁的代谢及铁的生物学效用的发挥3．铜蓝蛋白有清除O2-自由基的能力 铜：（铜缺乏的临床表现为）①生长发育停滞,瘦小羸弱。②毛发退色、稀疏,不能耐受阳光照射。③面无表情,反应迟钝,精神、运动系统发育迟缓,肌张力低下。④脂溢性皮炎,浅表静脉扩张。 ⑤骨骼发育障碍,因缺铜后骨质中胶原纤维合成受损,表现为骨骼缺损、骨质疏松,长骨和肋骨易骨折,X线检查可见长骨端部张开,干骺分离,形成杯状凹陷,伴有骨刺形成和骨膜增生。⑥中性粒细胞减少。⑦小细胞低色素性贫血。⑧肝、脾肿大。⑨血清白蛋白、丁球蛋白、血清铁降低,血清铜及CP含量减少。⑩免疫力低下,易患呼吸道感染。（铜与疾病）铜为人体必需微量元素,为血浆铜蓝蛋白、超氧化物歧化酶、细胞色素c氧化酶等的构成要素,对造血系统、中枢神经系统的发育,对骨骼及结缔组织的形成具有重要作用。1912年,Wilson报道的、现在称之为Wilson即肝豆状核变性病的疾病,以及1962年Menkes即卷发综合征报道的Menkes病均为人的先天性铜代谢异常疾患。Cordano等于1964年首先报道了儿童营养不良引起的典型铜缺乏病例。 辛（辛在机体生长发育过程中起到点的生理学作用）(一)锌与蛋白、核酸的代谢——锌在体内几乎都是以Zn2+形式结合于细胞蛋白而存在,与多肽内或多肽之间交联,修饰三级蛋白结构及效用,在细胞内代谢中起中心作用。 (二)锌与维生素A、D——锌参与维生素A还原酶及视黄醛结合蛋白的合成,视网膜和肝脏中的维生素A还原酶(一种含锌的醇脱氢酶)积极参与视黄醛的合成和变构,锌可通过增强视网膜上视黄醇脱氢酶的活性,使视黄醛再生或直接作用于视网膜神经细胞上。(三)锌与胎儿的发育。四)锌与脑效用——锌在脑中主要存在于杏仁核、脉络丛、海马回、松果体和血管中,结合于生物膜成分上,是脑组织细胞膜稳定的一个重要因素,它通过抑制γ-氨基丁酸合成酶的活性和活化该辅酶对脑效用起双向调节作用。五)锌与味觉——味蕾和味觉蛋白中含有锌,且含锌的碱性磷酸酶也分布于动物的味蕾中。味觉素(gustin)是一种与味觉有关的蛋白质,有营养和促使味蕾生长的作用,它可作为介质影响味觉和食欲。七、维持正常的生殖效用---锌影响性腺发育。人体缺锌可影响脑垂体释放促性腺激素,使性成熟延迟,性腺效用减退。缺锌特殊病 1．伊朗村病2.肠病性肢皮炎锌与相关疾病的关系锌与人体多个系统的疾病有密切联系,如：心血管系统、造血系统、内分泌系统、泌尿系统、消化系统、免疫系统、生殖系统、神经系统等,直接影响遗传、生长发育及衰老。锌缺乏症常见的病因为：①食物含锌量低。②不良的饮食习惯和医源性供锌不足。③锌吸收障碍。④锌排出过多,如肾病变、肝硬化、透析等。⑤生理或病理需锌量增加。临床表现人类锌缺乏症是一种或多种锌的生物学效用降低的结果,组织锌含量无明显减少。首先的反应是生长缓慢,而后会出现皮炎、腹泻、脱发、视力下降甚至死亡等多种临床并发症。常见缺锌症的临床表现见表8-10。发现缺锌时,必须查出原因才能对因治疗。锌相关疾病的防治原则(一)合理选择食物,保证摄入足够的锌(二)在重视锌营养的同时,应该考虑微量元素之间的平衡营养(三)注意在生理或病理需锌增加的时期及时补锌(四)锌缺乏症的治疗铝：铝的毒性作用：(一)铝的神经毒性作用——这种脑病的特点是猫的学习记忆效用改变,而对视力或辨别力影响不明显。这说明铝是有选择性地损害执行学习记忆效用的神经元区域。随后