硅的原子序数为14,原子量为28.0855 属于主族微量元素。硅在所有化合物中几乎都为4价。硅化合物有无机硅和有机硅两类,有机硅具有特征的Si-C鍵,这类化合物在自然界中不存在,易于人工合成,在生物系统中目前只发现Si-O鍵,不存在有机硅的代谢。
硅在人体组织中存在很普遍,含量多少也很不同,见表
表6-4-1人体组织和体液硅含量(µg/g)
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组织 |
含硅量 |
组织 |
含硅量 |
组织 |
含硅量 |
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脑 |
23-300 |
骨 |
17 |
心 |
84 |
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肺 |
57-932 |
肾上腺 |
127 |
主动脉 |
117 |
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肾 |
14.2-61 |
皮肤 |
128-1390 |
乳腺 |
56 |
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膀胱 |
61 |
肌肉 |
41-95 |
子宫 |
33 |
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前列腺 |
52 |
淋巴结 |
489-7918 |
卵巢 |
3.1-75 |
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睾丸 |
7.4-66 |
全血 |
1.2-8.9 |
胎盘 |
14-138 |
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食管 |
79 |
红血球 |
4.1 |
唾液 |
3.5 |
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胃 |
110 |
血浆 |
0.43 |
尿 |
4700-5170 |
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十二指肠 |
194 |
血清 |
2.5-10.0 |
乳汁 |
0.342±0.05 |
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盲肠 |
99 |
脑脊液 |
0.21 |
牙齿 |
78-138 |
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直肠 |
86 |
胆汁 |
1832 |
头发 |
375 |
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脾 |
27.6-137 |
胰液 |
532 |
指甲 |
310-3550 |
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肝 |
6.7-74 |
胰 |
106-110 |
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硅占地壳总重量的27.72%,含量之大仅次于氧,居第二位。以硅铝酸盐的形式遍布于自然界。虽然在自然界中硅占很大的比例,但在人体中却是很少。
硅是生物体骨组织、软骨组织、结缔组织正常生长发育的必需微量元素之一。当生物体缺乏硅时,一些主要代谢过程如光合作用等就会减慢或者停止。
硅和其它有益微量元素不同,它没有直接的生物功能。由于缺硅会引起软骨组织变性,推测为O-Si-O桥鍵在结缔组织的蛋白质和多糖大分子之间起着交联作用,从而影响它的第三级结构。
硅的生物功能主要表现在与铝的提起拮抗,降低了铝的生物利用效果,减少了铝的生物毒性作用。硅和铝的环境平衡和拮抗作用具有相当重要的生物意义。有实验表明,大西洋马哈鱼苗仅在含有7µmol•L-1铝和0.6µmol•L-1硅(硅酸形式)PH=5水中,在26小时内有50%的鱼苗死亡,在48小时内全部死亡,鱼鳃有明显损伤,鱼体内含铝量每kg 2µmol以上,当硅含量为93µmol•L-1的硅同样试验,没有鱼苗死掉,鱼体内铝含量只有0.4µmol/kg,鱼鳃结构基本无变化,说明在过量硅(硅酸形式)存在下,无论鱼鳃上皮组织或鱼体吸收铝却未被生物利用。
硅参与胶原的生物合成,增强胶原中脯氨酸羟化酶的活性,铝可以取代该酶辅因子中某些金属离子的位置,抑制酶的活性,而当硅酸存在时可减少铝的这种有害作用。说明硅酸影响人体铝的平衡。