在生物元素中,除C、H、O、N参与各种有机物和水外,其余矿物质各具有一定的化学形态和生理功能,见表7.11.这些形态包括它们的游离水合离子(如水合Na+、K+和Cl-),与生物大分子(如蛋白质和酶)或小分子(如卟啉)配体形成的配合物,以及构成某一器官或组织的难溶化合物(如牙釉质中的羟基磷灰石Ca 10 (OH) 2 (PO 4 ) 6 )等.这些元素的生理功能,主要有以下几个方面:(1)构成人体组织的重要材料.如Ca、Mg、P是骨骼和牙齿的重要成分;P、S是构成组织蛋白的成分;Fe是血红蛋白和细胞色素的重要成分;胰岛素中含有Zn等.(2)调节多种生理功能.如维持组织细胞的渗透压,调节体液的酸碱平衡,维持肌肉神经的兴奋性和心脏的节律性.(3)组成金属酶或作为酶的激活剂.现已鉴定出3000种以上酶,约有1/3的酶在它们本身结构中含有金属离子或者虽本身不含金属但必须有金属离子存在才具有活性(参见6.1.4节),前者称为金属酶,后者称为金属激活酶.例如生物体中重要代谢物的合成与降解都需要锌酶的参与,近年还发现锌酶可以控制生物遗传物质的复制、转录与翻译.(4)运载和“信使”作用.如含Fe 2+ 的血红蛋白对O 2 和CO 2 起运载作用,Ca 2+ 能激活多种酶起到传递生命信息的“信使”作用.