《生命的物质基础》PPT课件

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1、生 命 的 物 质 基 础学 习 目 的 ： 了 解 和 掌 握 组 成 生 命 的 基 本 化 学 物 质及 其 结 构 功 能 。 C H O N 96% 必 需 元 素磷 Phosphorus硫 Sulphur 钙 Calci um 钾 Potassi um镁 Magnesi um氯 Chlori ne铁 I ron锰 Manganese硼 Boron 锌 Zi nc 铜 Copper 钼 Molybdenum镍 Ni ckel 生 命 的 分 子 组 成 生 物 体 中 的 水 。 要 证 明 某 一 种 微 量 元 素 在 营 养 学 上 是 必 不 可 少 的 ，至 少 需 要 做

2、 下 面 三 个 方 面 的 实 验 :a 让 实 验 动 物 摄 入 缺 少 某 一 种 元 素 的 膳 食 ,观 察 是 否出 现 特 有 的 病 症 。b 向 膳 食 中 添 加 该 元 素 后 ， 实 验 动 物 的 上 述 特 有 病症 是 否 消 失 。c 进 一 步 阐 明 该 种 元 素 在 身 体 中 起 作 用 的 代 谢 机 理 。 生 物 元 素 的 作 用元 素 名 称 主 要 功 能 钾 K 细 胞 内 的 阳 离 子 ， 维 持 体 液 平 衡 钠 Na 细 胞 外 的 阳 离 子 ， 维 持 体 液 平 衡 钙 Ca 骨 骼 、 牙 齿 的 主 要 组 分 ，

3、神 经 传 递 和 肌 肉 收 缩 必 需 的 元 素 镁 Mg 酶 的 激 活 ， 叶 绿 素 构 成 ， 骨 骼 成 分 元 素 名 称 主 要 功 能 锰 Mn 酶 的 激 活 ， 光 合 作 用 中 水 分 解 必 需 的 元 素 铁 Fe 组 成 血 红 蛋 白 、 细 胞 色 素 、 铁 -硫 蛋 白 等 ， 输 送 氧 钴 Co 形 成 红 血 球 所 需 的 维 生 素 B12的 组 分 锌 Ze 胰 岛 素 的 成 分 许 多 酶 的 活 性 中 心 元 素 名 称 主 要 功 能 钼 Mo 黄 素 氧 化 酶 、 醛 氧 化 酶 ， 固 氮 酶 等 必 需 的 元 素 钒

4、V 促 进 牙 齿 的 矿 化 铬 Cr 促 进 葡 萄 糖 的 利 用 ， 与 胰 岛 素 的 作 用 机 制 有 关 铜 Cu 铜 蛋 白 的 组 分 ， 铁 的 吸 收 和 利 用 Ca 在 体 内 的 生 理 作 用 骨 骼 及 牙 齿 99% 血 浆 中 10克需 要 Ca 参 与 的 生 理 过 程肌 肉 ： 肌 肉 收 缩 免 疫 ： 白 细 胞 吞 噬 功 能循 环 ： 血 液 凝 固 内 分 泌 ： 激 素 分 泌 ， 毛 细 血 管 通 透 性 骨 骼 ： 骨 骼 形 成 ， 微 循 环 改 善 神 经 ： 神 经 肌 肉 应 激 性（ Ca 调 节 多 种 酶 的 活 性

5、 ） 缺 钙 引 起 的 疾 病婴 、 幼 、 少 儿 -佝 偻 病老 年 人 -骨 质 疏 松 症上 海 地 区 骨 质 疏 松 症 患 者 : 男 20.1% 女 48.1%其 中 60岁 以 上 : 男 24.9% 女 75.5%上 海 地 区 老 年 人 骨 折 发 生 率 : 城 区 16.5% 农 村 6.9% 高 血 压 (美 国 ： 5000万 ， 中 国 ： 15岁 以 上 占 11.8%,约 9000万 )（ 还 带 来 别 的 效 应 ）缺 钙 反 常 钙 内 流 血 管 内 皮 细 胞平 滑 肌 细 胞 中 钙 反 常 积 储血 管 内 皮 细 胞 钙 化 ， 损 伤胆

6、 固 醇 ， 脂 类 沉 积细 胞 因 子 分 泌 血 小 板 ， 血 细 胞 粘 附 平 滑 肌 细 胞 ， 或 纤 维 细 胞 增 生导 致 动 脉 硬 化 血 管 外 周 阻 力 增 大高 血 压血 管 收 缩 肾 结 石 肾 结 石 中 重 要 成 分 是 钙 ； 但 是 ， 限 制 钙 摄 入 恰 恰 会 使 肾 结 石 加 重 。q 草 酸 钙 ： 草 酸 来 自 蔬 菜 ， 食 物 中 钙 可 使 草 酸 在 肠 道 中 结 成 草 酸 钙 ， 从 粪 便 中 排 出 。q 缺 钙 反 常 钙 内 流 ， 损 伤 肾 细 胞 肾 脏 对 钙 回 收 功 能 受 损高 钙 尿 液

7、与 尿 中 草 酸 结 合 形 成 结 石 。尿 钙 排 出 增 多 结 （ 直 ） 肠 癌 ： Ca2+高 脂 膳 食 刺 激钙 与 脂 酸 结 合排 出 体 外 高 胆 汁 酸 刺 激 直 肠 细 胞 癌 变钙 与 胆 汁 酸 结 合排 出 体 外 影 响 钙 吸 收 的 因 素 维 生 素 D 促 小 肠 吸 收 钙 促 骨 骼 释 放 钙 促 肾 细 胞 回 收 钙 使 血 清 钙 甲 状 旁 腺 素 （ PTH） 促 小 肠 吸 收 钙 促 骨 骼 释 放 钙 促 肾 细 胞 回 收 钙 使 血 清 钙 抑 骨 骼 释 放 钙 抑 肾 细 胞 回 收 钙降 血 钙 素 （ Calci

8、tonin)， 甲 状 腺 分 泌使 血 清 钙 例 二 、 锌 锌 在 人 体 中 有 重 要 作 用 会 导 致 生 理 、 心 理 及 性 发 育 迟 缓 ； 不育 ； 伤 口 愈 合 缓 慢 。 会 有 危 险 ， 可 引 起 脱 水 、 腹 泻 、 恶 心， 及 头 晕 目 眩 。 锌 的 日 摄 入 量 为 12毫 克 ， 孕 妇 为 16毫 克 ， 哺乳 妇 女 为 18毫 克 。 羧 基 肽 酶 （ 黄 色 小 圆 球 代 表 Zn2+） 醇 脱 氢 酶 例 三 、 铬 ( Chromium ) 铬 是 人 类 的 必 需 营 养 素 铬 在 人 体 的 主 要 作 用 是 参

9、 与 脂 肪 和 糖 类 的 代 谢 及储 存 ； 维 持 骨 骼 肌 的 功 能 ； 参 与 控 制 免 疫 系 统 。 人 体 不 大 会 缺 乏 铬 。 铬 多 以 三 价 形 式 存 在 ， 在 体 内以 烟 酸 铬 （ GTF） 的 形 式 才 能 被 吸 收 。 铬 缺 乏 时 ， 会 引 起 烦 躁 、 精 神 混 乱 、 虚 弱 和 抑 郁 症 。 铬 过 量 会 引 起 中 毒 。 例 四 、 硒 ( Selenium ) 硒 是 一 种 特 别 的 微 量 元 素 硒 在 人 体 的 主 要 作 用 是 维 持 肝 功 能 正 常 ； 与 维 生 素 E结 合 成 抗 氧

10、化 剂 ； 去 除 有 毒 元 素 镉 、 铅 、 汞 的 毒 性 ； 维 持红 细 胞 和 白 细 胞 的 功 能 。 缺 乏 硒 可 能 引 起 心 血 管 病 ， 如 在 中 国 发 现 的 克 山 病(1935于 黑 龙 江 克 山 县 发 现 的 心 肌 病 )； 可 能 会 致 癌 ， 引 起婴 儿 猝 死 及 某 种 类 型 的 贫 血 。 硒 过 量 会 有 毒 ， 可 能 引 起 神 经 疾 患 。 硒 的 日 摄 入 量 为 50 85微 克 。 例 五 、 碘 ( Iodine ) 碘 在 人 体 的 主 要 作 用 是 有 助 于 甲 状 腺 产 生 甲 状腺 素 ，

11、以 控 制 新 陈 代 谢 ， 维 持 正 常 的 生 长 发 育 。 缺乏 碘 可 引 起 甲 状 腺 肿 ； 新 陈 代 谢 率 下 降 导 致 昏 睡 、懒 散 、 疲 乏 、 体 重 增 加 。 碘 过 量 可 能 会 引 起 甲 状 腺 疾 患 。 碘 的 日 摄 入 量 为 0.12 0.15毫 克 。 是 人 体 的 必 需 营 养 元 素 氟 在 人 体 中 有 助 于 维 持 骨 骼 和 牙 齿 的 健 康 。 缺 乏 氟 可 能 导 致 龋 齿 和 骨 质 疏 松 。 氟 过 量 会 引 起 慢 性 氟 中 毒 ， 牙 齿 出 现 黄 斑 或 变 色 ；韧 带 钙 化 ；

12、脊 柱 、 骨 盆 和 四 肢 骨 骼 密 度 增 加 。 是 许 多 酶 的 重 要 组 成 部 分 铜 的 主 要 作 用 是 维 持 多 种 酶 的 作 用 ； 形 成 红 细胞 ； 促 进 骨 骼 生 长 。 铜 不 大 会 缺 乏 。 铜 过 量 会 引 起 严 重 中 毒 。 a. 定 义 : 糖 是 由 碳 、 氢 、 氧 三 种 元 素 组 成 的 含 多 羟 基 的 醛类 或 酮 类 化 合 物 。 酮醛 葡 萄 糖 果 糖 通 式 为 糖 类 是 人 体 内 主 要 的 供 能 物 质 它 在 人 体 内 被 消 化 后 ， 主 要 以 葡 萄 糖 的 形 式被 吸 收 。

13、 膳 食 中 糖 类 的 种 类 和 比 例 可 能 与 冠 心 病、 糖 尿 病 、 高 血 脂 、 肿 瘤 及 龋 齿 的 发 病 率 有 密 切的 关 系 。 b.糖 类 在 人 体 所 起 的 主 要 作 用(A) 提 供 能 量 (B) 合 成 其 它 物 质 的 原 料 (C) 充 当 结 构 性 物 质(D) 解 毒 作 用 (E) 促 进 消 化 道 的 蠕 动 和 分 泌 c. 糖 的 种 类 葡 萄 糖己 糖 果 糖 半 乳 糖 戊 糖 、 己 糖 等 单 糖 分 子 在 溶 液 中 通 常 不 呈 链式 而 呈 环 式 结 构 。 D与 L型 单 糖： OH写 在 不 对

14、 称 碳 原 子 的 右 边 称 为 D型 。 OH写 在 不 对 称 碳 原 子 的 左 边 称 为 L型 。 、 型 单 糖 ： 依 据 第 一 个 碳 原 子 上 羟 基 和 氢 的 相 对 空 间 位置 来 划 分 。 OH在 平 面 下 方 为 型 ， 在 平 面 上 方 为 型 。 葡 萄 糖 分 子 椅 式 构 象 。 双 糖 （ Disaccharide） 葡 萄 糖 果 糖 蔗 糖 蔗 糖 ： 由 一分 子 葡 萄 糖和 一 分 子 果糖 由 1 2-糖 苷 键 连 接而 成 多 糖 （ Polysaccharides） 由 许 多 单 糖 分 子 （ 通 常 为 葡 萄 糖

15、 ） 缩 合 脱 水 而 成 的 分支 或 不 分 支 的 长 链 分 子 。 淀 粉 （ Starch） 淀 粉 ： 植 物 中最 普 遍 的 储 藏物 质 。直 链 淀 粉支 链 淀 粉 -D-葡 萄 糖 以 1C和 4C连 接 形 成 的 长 链 分 子 。 分 为直 链 淀 粉 和 支 链 淀 粉 。 1， 6 糖 苷 键1， 4 糖 苷 键 主 链 每 隔 8-12个 葡 萄 糖 一 个 分 支 ， 每 个 分 支 有 12-18个 葡 萄 糖 分 子 。 遇 碘 呈 红 褐 色 。 动 物 细 胞 中 储存 的 糖 ， 是 动 物 体主 要 能 源 。 又 称 动物 淀 粉 。糖

16、原 （ G lycogen） 糖 原 累 积 症 遗 传 性 糖 中 间 代 谢 障 碍 性 疾 病 可 引 起 低 血 糖 可 食 用 高 蛋 白 食 物 纤 维 素 （ Cellulose） 纤 维 素 为 不 分 支 长 链 。 由 11.5万 个 -D-葡 萄 糖 由 1、 4糖 苷 键 连 接 而 成 。 水 解 产 物 先 后 为 纤 维 二 糖 和 葡 萄 糖 。细 胞 壁 组 分 。约 占 植 物 界 碳 素总 量 的 50%以 上 。 糖 原淀 粉纤 维 素 几 丁 质 （ Chitin）与 纤 维 素 结 构 相 似 ， 2C位 的 羟 基 由 乙 酰 氨 基 替 代 。几

17、 丁 质 链是 昆 虫 和 甲 壳 类 动 物 外 骨 骼 的 主 要 成 分 （ 蛆 壳 ） 。 甲 壳 素 （ Chitin） 的 保 健 功 用 1. 强 化 免 疫 力 2. 无 毒 性 抗 癌 效 果 3 降 低 胆 固 醇 4. 消 化 机 能 5 抑 制 过 量 摄 取 食 盐 而 导 致 的 高 血 压 6. 减 少 体 内 重 金 属 的 积 蓄 7. 甲 壳 素 的 减 肥 作 用 继 蛋 白 质 、 脂 肪 、 糖 类 、 维 生 素 和 矿 物 质 之 后 的 人 类第 六 生 命 要 素 。 甲 壳 素 的 开 发 应 用 前 景 甲 壳 素 的 主 要 应 用 方

18、向 有 ： 机 能 食 品 医 药 用 品 食 品 加 工 纺 织 环 保 透 明 质 酸 （ H yaluronic acid, HA） 是 人 体 中 自 然 存 在 的 一 种 物 质 （ 结 缔 组 织 ， 粘 液 ， 眼 球 ） 由 双 糖 单 位 （ 葡 糖 醛 酸 -N-乙 酰 氨 基 葡 糖 ） 组 成 的 直 连 高 分子 多 糖 ， 平 均 分 子 量 介 于 100-1000万 D之 间 ， 分 子 式 为(C14H20NNaO11)n 透 明 质 酸 的 实 践 运 用 a. 预 防 及 改 善 关 节 病 b. 美 容 4、 脂 类 （ Lipid） 生 物 体 内

19、不 溶 于 水 而 溶 于 有 机 溶 剂 的 各 种 分 子 。种 类 很 多 ， 分 子 结 构 相 差 较 大 。 A、 油 脂 ： 甘 油 三 脂 B、 磷 脂 C、 固 醇 类 （ 甾 醇 类 ） D、 萜 类 E、 蜡 脂 类 的 生 理 功 能 生 物 膜 的 重 要 组 分 。 经 济 的 贮 能 分 子 。 构 成 生 物 体 表 面 的 保 护 层 ， 如 蜡 质 层 。 是 很 好 的 热 绝 缘 体 ， 以 保 持 动 物 正 常 体 温 。 有 些 脂 类 具 有 重 要 的 生 物 学 活 性 。 甘油三酯分子结构 磷脂分子结构 磷 脂 分 子 可 以 看 成 是

20、一 个极 性 头 ， 两 条 非 极 性 尾 巴 。 （ 1） 固 醇 类 的 内 核 由 4 个 环 组 成（ 2） 一 些 人 体 重 要 维 生 素 和 激 素 是 固 醇（ 3） 胆 固 醇 是 细 胞 的 必 要 成 份（ 4） 血 清 中 的 胆 固 醇 太 多 会 促 使 形 成 动 脉 硬 化 和 心 脑 血 管 疾 病 类 固 醇 （ Steroids）胆 固 醇 雌 二 醇皮 质 醇糖 (肾 上 腺 )皮 质 激 素 睾 丸 激 素一 种 雄 性 激 素 一 种 雌 性 激 素 胆 固 醇 （ Cholesterol） 坏 胆 固 醇 (低 密 度 脂 蛋 白 胆 固 醇

21、LDL-C) 好 胆 固 醇 (高 密 度 脂 蛋 白 胆 固 醇 HDL-C) 血 脂 中 的 甘 油 三 酯 可 使 坏 胆 固 醇 升 高 。 查 血 脂 的 主 要 项 目 为 ： 1 总 胆 固 醇 2 低 密 度 脂 蛋 白 胆 固 醇 3 高 密 度 脂 蛋 白 胆 固 醇 4 甘 油 三 酯 血 液 中 的 脂 蛋 白 萜 类 （ Terpenoid） 由 非 极 性 的 、 疏 水 的 异 戊 二 烯 聚 合 而 成 ， 有 的 呈 链 状 ， 有 的 呈 环 状 。 生 理 功 能 各 异 。 如 ： -胡 萝 卜 素 、 维 生 素 E等 ， 它 们 在 人 体 内 有很

22、 强 的 抗 氧 化 性 ， 因 此 具 有 抗 衰 老 、 抗 辐 射 等 重 要 的应 用 价 值 ； 增 强 植 物 的 抗 病 能 力 等 。 萜 类 的 种 类 挥 发 油 ： 树 脂 ； 固 醇 ； 类 胡 萝 卜 素 ： 橡 胶 ： 混 合 萜 ： 萜 类 化 合 物 的 经 济 价 值 药 物 的 有 效 成 分 工 业 上 的 利 用 农 业 上 的 利 用 脂 肪 在 饮 食 中 主 要 有 六 种 作 用 ：(A) 作 能 源 (B) 给 人 饱 感 (C) 作 为 必 需 脂 肪 酸 的 来 源(D) 作 为 前 列 腺 素 的 先 质(E) 增 进 食 物 的 味 道

23、 脂 肪 在 人 体 中 主 要 发 挥 四 种 作 用 ： (A)储 存 能 量 (B)调 节 人 体 的 功 能 (C)绝 缘 防 寒 (D)保 护 重 要 的 人 体 器 官 5、 蛋 白 质 （ Protein） 有 机 体 新 陈 代 谢 的 催 化 剂 -酶 有 机 体 的 结 构 成 分 参 与 基 因 表 达 的 调 节 种 类 ： 结 构 蛋 白 、 伸 缩 蛋 白 、 贮 存 蛋 白 、 保 护 蛋 白 、 运输 蛋 白 、 激 素 蛋 白 等 。 由 多 个 氨 基 酸 单 体 组 成 的 生 物 大 分 子 多 聚 体 。 (A) 促 进 组 织 的 生 长 并 修 补

24、 组 织(B) 形 成 人 体 必 需 的 化 合 物(C) 调 节 体 液 的 平 衡 (D) 维 持 人 体 的 酸 碱 平 衡(E) 促 进 抗 体 的 形 成 (F) 输 送 营 养 素 氨 基 酸 (Amino acids) 天 然 存 在 于 蛋 白 质 中 的 氨 基 酸 共 有 20种 。 20种 氨 基 酸 的 差 别 在 于 侧 链 R基 团 的 不 同 。氨 基 酸 的 通 式 ： 与 碳 原 子 相 连 有 ：一 个 氨 基 、 一 个 羧 基 、一 个 氢 原 子 和 一 个 以 R表 示 的 化 学 基 团 。 甘 氨 酸 丙 氨 酸 缬 氨 酸 亮 氨 酸 异 亮

25、 氨 酸甲 硫 氨 酸 苯 丙 氨 酸 色 氨 酸 脯 氨 酸20种 氨 基 酸 20种 氨 基 酸丝 氨 酸 苏 氨 酸 半 胱 氨 酸 天 冬 酰 胺 谷 氨 酰 胺 酪 氨 酸 酸 性 谷 氨 酸天 冬 氨 酸 20种 氨 基 酸 碱 性 组 氨 酸 精 氨 酸赖 氨 酸 20种 氨 基 酸 肽 键 与 肽 （ Peptide） 肽 键 : 一 个 氨 基 酸 分 子 中 的 氨 基 与 另 一 个 氨 基 酸 分 子 的 羧 基 脱 水 缩 合 形 成 。丝 氨 酸 甘 氨 酸 酪 氨 酸 丙 氨 酸 亮 氨 酸五 肽 链 不 同 数 目 的 氨 基 酸 以 肽 键 顺 序 相 连 ，

26、 形 成 肽 或 多 肽 。 多 肽 是 蛋 白 质 分 子 的 亚 单 位 。 蛋 白 质 的 一 级 结 构 （ Primary structure ） 蛋 白 质 中 多 肽 链 的 数 目 ， 多 肽 链 之 间 的 连 接 方 式 和 连 接部 位 ， 二 硫 键 的 数 目 与 位 置 ， 多 肽 链 中 氨 基 酸 的 数 目 、 种 类和 顺 序 等 。 蛋 白 质 的 二 级 结 构 （ Secondary structure ） 蛋 白 质 分 子 中 的 肽 链 向 单 一 方 向 卷 曲 而 形 成 的 有 周 期性 重 复 的 主 体 结 构 或 构 象 。 常 见

27、有 2种 类 型 。 螺 旋 （ -heli x） 蛋 白 质 分 子 围 绕 一 个 纵 轴 缠 绕 成 螺 旋 状 。 折 叠 片 （ -pleated sheet） 肽 链 并 列 平 行 伸 展 ,相 互 间 以 氢 键 连 接 。 蛋 白 质 的 二 级 结 构 （ Secondary structure） 蛋 白 质 的 三 级 结 构 （ Tertiary structure） 多 肽 链 在 二 级 结 构 的 基 础 上 再 盘 绕 或 折 叠 形 成 的三 维 空 间 形 态 。 蛋 白 质 的 四 级 结 构 (quaternary structure） 许 多 蛋 白

28、含 有 2个 以 上 肽 链 ， 每 个 肽 链 是 蛋 白 质 的 一 个 亚单 位 （ 亚 基 ） ， 由 亚 基 相 互 作 用 并 结 合 形 成 的 整 个 蛋 白 质 特 定的 结 构 ， 即 为 四 级 结 构 。胶 原 质 血 色 素 亚 铁 血 红 素 一 级 结 构二 级 结 构三 级 结 构 四 级 结 构 折 叠 蛋 白 质 变 性 使 高 级 结 构 破 坏变 性 后 的 蛋 白 质 分 子 还 能 复 性 6 、 核 酸 ( Nucleic acid ) 核 酸 的 结 构 单 体 为 核 苷 酸 分 子 。 脱 氧 核 糖 核 酸 （ DNA） 和 核 糖 核 酸

29、 (RNA)。 碱 基 ： 嘧 啶 、 嘌 呤五 碳 糖 ： 核 糖 或 脱 氧 核 糖磷 酸 ： 核 苷 酸 分 子 的 结 构 碱 基 (Base) 种 类 胸 腺 嘧 啶 胞 嘧 啶 尿 嘧 啶鸟 嘌 呤 腺 嘌 呤 戊 糖 (Pentose)核 糖 和 脱 氧 核 糖 DNA一 级 结 构核 苷 酸 分 子 通 过3， 5-磷 酸 二 酯 键连 接 起 来 5-磷 酸 (Phosphate)3-羟 基 DNA的 二 级 结 构 -双 螺 旋 模 型 小沟 大沟 Rosalind Franklin (1958)James D. Waston, Francis Crick(1953,196

30、2)Rosalind Franklin (1920-1958) 碱 基 配 对 原 则T AC G氢 键 单 链 RNA种 类 ： 信 使 RNA(mRNA) 转 运 RNA(tRNA) 核 糖 体 RNA(rRNA) 大 肠 杆 菌 中 RNARNA类 型 相 对 含 量 分 子 长 度 （ 核 苷 酸 ）rRNAtRNAmRNA 80155 3700170012075- tRNA 在 蛋 白 质 合 成 过 程 中 具 有 转 运 氨 基 酸 的 作 用 rRNA构 成 核 糖 体 的 骨 架 。 真 核 生 物 的 核 糖 体 5S、 5.8S、18S、 23S、 28S rRNA 原 核 生 物 的 核 糖 体 16S、 23S、5S rRNA 三 种 RNA的 作 用 特 殊 功 能 的 核 苷 酸 ATP 三 磷 酸 腺 苷 腺 嘌 呤 核 糖ATP ADP(二 磷 酸 腺 苷 )释 放 能 cAMP, cG MP参 与 细 胞 信号 传 递ATP参 与 能 量 代 谢 小 结 ： 多 糖 衍 生 物 具 有 重 要 的 生 物 学 功 能 ， 试 举 例 说 明 。 蛋 白 质 是 如 何 相 似 又 相 互 不 同 的 。 微 量 元 素 的 功 能