第二節 骨骼的支架——矽(1 / 2)

1.矽元素基本信息

矽元素符號是Si。原子序數是14,位於元素周期表中第三周期,第ⅣA族。相對原子質量為28.09,密度2.32~2.34,熔點1420℃,沸點2355℃。矽舊稱矽,是極為常見的一種元素,然而它極少以單質的形式在自然界出現,而是以複雜的矽酸鹽或二氧化矽的形式,廣泛存在於岩石、砂礫、塵土之中。矽在宇宙中的儲量排在第八位。在地殼中,它是第二豐富的元素,構成地殼總質量的25.7%,僅次於第一位的氧(49.4%)。1787年,拉瓦錫(Lavoisier·A·L)首次發現矽存在於岩石中。然而在1800年,戴維(Davy·H)將其錯認為一種化合物。1811年,蓋-呂薩克(Gay-Lussac·J·L)和泰納(Thenard·L·J)用四氟化矽和鉀蒸氣混合加熱的方法製備了不純的無定形矽。1823年,矽首次作為一種元素被貝采利烏斯(Berzelius·J·J·B)發現,並於一年後提煉出了無定形矽,其方法與蓋-呂薩克使用的方法大致相同。他隨後還用反複清洗的方法將單質矽提純。其用於製造高矽鑄鐵、矽鋼等合金,有機矽化合物和四氯化矽等,是一種重要的半導體材料,摻有微量雜質後獲得矽單晶,可用來製造大功率的晶體管、整流器和太陽能電池等。矽是在1970年被確認為是人體不可缺少的微量元素,對防治一些疾病、抵抗衰老、維護身體健康起著重要的作用。矽是一種易被人體吸收的營養元素。

2.矽元素在人體內的分布情況

矽是人體中含量較多的微量元素,如果一個成人按70千克體重計算,體內約含矽18克,成人每天從食物中吸取矽約300毫克,其中26%是從飲水補給,人體對矽的吸收率為1%。矽隨血液分布到全身各組織器官中,主要存在於骨骼、主動脈、氣管、指甲、皮膚、頭發、肺、腎上腺、胰腺及淋巴結中,而其中又以骨骼、肌腱、主動脈、氣管和皮膚組織中的含量最為豐富。此外,機體組織中的各種酶也多含有矽,可促進骨骼的正常生長,維護身體的健康。矽的排泄主要從腎髒由尿排出,也通過糞便、乳汁、汗液有少量排出。

3.矽元素對人體健康的作用

(1)參與骨的鈣化過程:矽是骨骼的構建者,其主要作用就是促使骨骼、軟骨和結締組織的正常生長。它在骨骼鈣化階段起著重要的作用,可促進骨骼中的鈣含量增加,有助於骨骼的生長發育。軟骨的正常生長也離不開矽,矽對維持人體正常生長發育和骨骼的形成有重要的作用。

(2)對軟骨和結締組織的作用:矽有助於結締組織細胞形成細胞外的軟骨基質,使膠原含量增加,促使軟骨發育正常,缺矽會引起軟骨組織變性。動物實驗表明,軟骨的正常生長需要矽,尤其在胚胎時期特別明顯,適量地補充矽者比矽不足者軟骨可增強7倍。

(3)對心血管的保護作用:矽能增強血管內膜彈力層的彈力纖維強度,維持血管的正常功能及通透性,保護心血管的功能正常,防止血管粥樣硬化,減少心血管疾病的生成等。

(4)影響人體衰老過程:矽有一定的抗衰老效果。研究發現,矽是一個與長壽有關的元素,當人的年齡增長時,各組織中的矽含量會逐漸減少,動脈硬化的發生機會隨之增加,而動脈硬化必然導致衰老。

除此之外,矽有助於體內的新陳代謝,排除體內的毒素和廢棄物。

4.缺矽引起的相關疾病

(1)缺矽影響骨骼正常發育:矽與黏多糖的合成有關,硫酸軟骨素A、B、C都含有矽。動物實驗表明:矽與骨骼的成長及結構有關,攝入不足,可使骨骼含矽量減少,補矽後骨骼中的含矽量顯著增加,骨生成旺盛的部位有矽滲入。在骨化過程中,矽與鈣的含量正相關。缺矽後可使骨骼異常、畸形、牙齒及釉質發育不良。動物實驗還表明:軟骨正常生長需要矽,尤其是在胚胎時期特別明顯。在飲水氟的含量相同的情況下,矽含量越低,齲齒的發病率越高。