钙是人体内含量最多的矿物元素。成人体内含钙总量约为1000克一1200克，约占体重的1．5％-2．0％。这些钙的绝大多数（约99％）以结晶形式的羟磷灰石存在于骨骼和牙齿中；另外1％左右存在于血液和软组织细胞外液中。骨骼成为机体一个巨大的钙库，其中的钙和循环钙不断进行交换，以维持体内钙的内环境稳定。骨钙的沉淀与再吸收随年龄增加而变化。人在成年以前，骨钙的沉淀占优势，骨质不断增加；成年以后逐渐转变为骨钙再吸收占优势，40岁以后开始出现骨质疏松。
由于1，25一二羟维生素D3、甲状旁腺激素、降钙素、雌激素以及睾丸酮等数种激素的联合调节作用，人体的血钙水平非常恒定，经常维持在一个狭窄的范围内。正常血浆钙浓度平均为2．5毫摩尔／升。血浆钙的存在形式，一是蛋白结合钙（占46．0％），二是非蛋白结合钙。非蛋白结合钙又可分为离子钙和扩散性钙两种形式，各占血浆钙的47．5％和6．5％。
②钙的需要量
有关钙需要量的研究资料很多。一般采用平衡法来测定人体对钙的需要，但不同研究者所得结果差异很大。就成年人而论，欧美国家居民钙摄入量高达每天800毫克～1000毫克，而一些亚洲和南美国家的居民钙摄入量每天只有200毫克一300毫克，但都能达到钙平衡。其主要原因在于上述激素对体内钙代谢过程能有效调控，使人体对低钙摄入有很强的适应性。
膳食蛋白质水平增加或磷含量过高，都可以增加入体对钙的需要量。婴幼儿、青少年、孕妇及乳母由于特殊的生理状况，都需要充足的钙供应量。中国营养学会推荐的膳食营养素供给量中对中国不同人群的适宜钙摄入量提出了如下建议：2岁以内，每天400毫克-600毫克；3～9岁，每天800毫克；10一12岁及16-18岁，每天1000毫克；13～15岁少年，每天1200毫克；18岁以上至老年，每天800毫克；妇女孕中期为每天1000毫克，孕后期及哺乳期均为每天1500毫克。
成年人静脉补液中钙的供给量应为每天每千克体重0．1毫摩尔～0．2毫摩尔。
⑧钙的来源和生物利用率
食物中的钙含量很不一致。一般居民膳食的钙含量约为每天0．5克-1．5克。
绝大多数食物都会有不同数量的钙。奶及奶制品中含钙量较高而且有较好的吸收率，美国居民钙摄入量的55％以上由奶类食品提供。豆类和豆制品及小鱼虾类都会有较丰富的钙质。
钙的生物利用率较高，一般食物中钙的吸收率可达25％～70％左右。影响钙吸收的常见因素有以下几种。
其一钙的摄入量增加，或者肠蠕动加快，可降低人体对钙的吸收。
其二食物中的植酸和草酸可结合钙形成不溶性盐类，因而干扰钙的吸收；大量摄入磷酸盐或纤维素也有类似作用。
其三维生素D可以明显提高小肠对钙的吸收率。
其四乳糖、赖氨酸、精氨酸和色氨酸等小分子物质的存在以及肠道的酸性环境是促进钙吸收的有利因素，可使钙在骨骼中的积蓄量显着升高。
其五人体的生理状态对钙吸收有很大影响。在生理需要量提高时，钙吸收率增加。例如，儿童对摄入的钙可吸收75％左右；青年人可吸收约20％～40％；成年人的吸收率仅有15％～20％，老年人吸收率更低。这些差异可能是体内激素和维生素D水平降低以及肠功能下降而引起的。
（2）钙的缺乏
钙是人体容易缺乏的一种必需营养素。尤其是发育期的少年儿童、怀孕或哺乳期的妇女以及老年人体钙经常处于偏低水平。我国居民摄入的奶类食物相对较少，更应该注意预防钙的缺乏。
①钙缺乏的原因
摄入不足或吸收不良：长期摄入含钙量低的食物，或者食物中含有较多的植酸、草酸或纤维素；或者由于日光照射太少而引起体内维生素D水平下降，都可以导致机体含钙总量的减少。
机体需要量增加：身体处于快速发育阶段或妊娠及哺乳期的生理需要，以及骨折愈合都使机体对钙的需要量增加。如果没有得到及时补充，体内将出现相对性钙缺乏。
体钙丢失增加：膳食蛋白质摄入过量但磷摄入不足，可使尿钙排泄量成倍增加；中年以后运动量减少，尤其是女性绝经期以后雌激素水平急剧降低，都使骨钙的再吸收作用增强，尿钙含量升高，而体钙丢失增加。
②缺钙对机体的影响
虽然体钙总量的99％，存在于骨骼中，血液和软组织中的钙只占1％左右。但这极少量的钙却参与最重要的生命过程。钙参与调节体内许多酶的活性，如腺苷酸环比酶、磷酸二酯酶、酪氢酸羟化酶等；并在细胞膜上调节受体结合和离子通透性，神经、心肌、肝脏等组织细胞和红细胞膜上都有钙的结合部位，钙的存在状况极大地影响膜的结构和功能；钙还参与神经和肌肉活动的调控，其作用涉及到神经介质释放、神经肌肉的兴奋、激素分泌、心跳节律、血液凝固等重要的生理和生化过程。正是由于循环钙的这些重要生物学功能，机体发生钙缺乏时就首先通过耗损骨质，动员钙库中的钙以维持软组织和血液中的钙水平。所以，缺钙对机体的影响主要表现为骨骼的脱钙作用增强和骨质丢失。在临床上，婴幼儿可出现佝偻病，成年人发生骨质软化。老年人则表现为骨质疏松症。此外，如果血浆钙降低至0．88毫摩尔／升以下时，神经肌肉兴奋性增强可引起手足抽搐，一般多见于少儿。
③钙缺乏的诊断
由于机体缺钙对循环钙水平的影响极小，所以评价钙营养状况时可应用的生化指标很少，主要依靠临床表现和一些对骨质的物理测量法来判断机体是否缺钙。
膳食调查若发现钙摄入量偏低，或者发现维生素D摄入量太少，或在日光下活动太少，均提示机体缺钙的可能性增加。如果在病史询问或体检中发现有引起体钙丢失的生理或病理性因素，也要注意钙缺乏的可能性。
佝偻病儿童大多具有异常的精神表现，如食欲减退、容易激动、睡眠不安等；此外可见多汗、痉挛和手足抽搐等症状。
骨骼检查也可在不同发育阶段发现异常表现。如婴儿前囟边缘软化，闭合延迟；头颅呈方形或因睡眠压迫而变形；病儿出牙晚，肋骨软化而致胸廓内陷（赫氏沟）；2岁以上病儿可见鸡胸、O型或X型腿。
成年人的骨软化多发生于妊娠和多产的妇女。最常见的症状是骨疼、肌无力和骨压疼。重度患者脊柱可有压迫性弯曲，身材变矮，骨盆变形。
老年人骨质疏松症的发生是多种因素共同作用的结果。雌激素分泌减少和钙代谢障碍被认为是发病的主要原因。病人平常无明显症状，仅表现为骨折的易感性增高。尤其是绝经后的女性更易发生。骨折部位常见脊椎、臀部和前臂。实验室可用CT扫描和双光束吸收仪对椎骨骨盐进行测定，根据骨钙含量和骨密度的测定结果判断是否存在骨质疏松。
④缺钙的预防和治疗
增加膳食中的钙摄入量：多食用含钙丰富的食品及钙强化食品，如钙奶饼干、奶和奶制品、连骨带壳一起吃下的小鱼小虾以及豆类食品等。
增加钙的吸收和利用：多晒太阳或服用维生素D含量丰富的食物，如维生素D强化牛奶等；减少含草酸、植酸或磷酸盐含量过高的食物。
补充钙和维生素D制剂：最好同时服用含有这两种营养素的制剂以达到钙的最佳利用。常用的钙剂有乳酸钙、葡萄糖酸钙或碳酸钙，成人用量每天2克一4克，约相当于摄入钙几百毫克。维生素D补充剂量不宜过大，一般以接近RDA（每天5微克～10微克）的剂量为宜。
应特别重视婴儿至25岁期间人体钙的补充。近年研究发现，在青少年骨骼融合期如果能获得较大的骨质峰值，则进入老年以后发生骨质疏松的危险性要小得多。因此，发育期保持充足的钙供应和经常体育运动，对于预防成年以后骨质丢失具有更大作用。
（3）钙的毒性
由于人体对钙的吸收、转运、分布和排泻具有非常精细的调节机制，所以大多数钙化合物对于人体没有毒性作用。许多健康成人每天摄入钙2500毫克以上，未观察到对健康的不利影响。但在临床上通过静脉输入钙离子时（氯化钙或葡萄糖酸钙等），则需要非常小心地控制给药剂量和速度。因为短时间内大量钙离子进入血液，可使血钙浓度急剧变化，对于心肌运动发生不利影响。
经长时间摄入高剂量钙盐也会对机体发生有害作用，如引起便秘，增加男性发生尿路结石的危险等。此外，高钙摄入还可能抑制小肠对铁、锌等其他必需矿物元素的有效吸收，引起机体中相应的矿物元素的缺乏。如果摄入钙非常高，无论男女都会发生高钙尿症、高钙血症并造成肾功能损害。所以，补钙不应该过多超过RDA中关于钙的推荐量。
2、镁缺乏与中毒
（1）概述
①镁在体内的存在与分布
镁在人体内的含量仅次于钙、钾和钠而居阳离子的第4位。成人体内含镁总量约为20克～30克，其中大多数镁（约57％）和钙一起存在于骨骼中；软组织含镁总量为40％左右，其中肌肉含量最多，约占体镁27％；体内各组织中的平均镁含量都与肌肉相近，为200毫克／千克左右。
人体内可供交换的镁主要来源于细胞外液镁（全部）、骨骼镁（1％）和软组织镁（20％），可交换量约占体镁量的10％。血浆镁含量为20一25毫克／升，红细胞镁的含量约为血浆镁的2～3倍。血液中的镁以3种形式存在：游离镁（55％）——属可滤过镁，主要由镁离子组成；蛋白结合镁（32％）——也属于可滤过镁，是镁与重碳酸根、磷酸根和枸橼酸根形成的复合物；复合镁（13％）——属不可滤过镁，大部分与白蛋白结合，小部分和球蛋白结合。其含量受血浆中蛋白、离子镁含量及pH的影响而变化。
肾脏的排泻功能对维持体内镁含量的恒定具有重要作用。健康成人每天由胃肠道吸收镁约2．0毫克／千克体重，其中1／4分泌至消化液中，剩余3／4均通过肾脏循环。正常情况下人体原尿中含有的镁大多数被肾小管重新吸收，吸收率高达91％一99％。当摄入过量镁时，肾脏排镁能力大大加强，每天排泄量高达6000毫克；当膳食中镁含量不足或吸收率降低时。尿镁排泻量迅速减少，直至达到测不出的程度。
②镁的需要量
代谢平衡技术是确定人体镁需要量最实用而可靠的方法。Seeling根据大量人体研究结果，认为正常人每天摄入镁6．0毫克／千克体重可满足生理需要。但也有研究结果证实，健康人每天摄入3．0-4．5毫克／千克体重镁即可维持镁的平衡。
我国营养学会RDA提出了每天膳食镁的安全适宜摄取量：婴儿为50毫克～70毫克；1～10岁儿童为150毫克～250毫克；男性青少年350毫克～400毫克；女性青少年300毫克；成年男性350毫克；成年女性300毫克；怀孕和哺乳妇女应额外增加150毫克。成年人静脉营养对镁的需要量为每天2．4-4．8毫克／千克体重。
影响镁需要量的因素主要有生理状态的不同和膳食组成的改变。女性在一般情况下对镁的需要量低于男性，青少年期低50-100毫克／日，成年期约低50毫克／日；但在怀孕和哺乳期由于胎儿生长和婴儿吮乳的需要，女性对镁的需求大大提高。膳食中蛋白质或钙的摄入量增加可以影响机体对镁的储留，因而使镁的需要量上升；过量饮酒也使机体对镁的需要量增加。此外，汗液中含有较高浓度镁（约14毫克／升），所以在高温气候下生活或从事重体力劳动的人由汗液失镁增加，可达到日常镁排泻量25％左右，应增加镁的摄入以维持平衡。
③镁的来源和生物利用率
镁在天然食物中广泛存在。人体平常摄入镁的2／3来自粮食和蔬菜，其余来自肉、蛋和乳类。比较而言，未碾磨的粗粮、豆类，及某些坚果类食物中含镁量较高。饮水中镁含量对人的镁摄入量有一定影响。硬水地区居民每天摄入的镁要比软水地区居民高几十毫克。
人体对食物中镁的净吸收大约为摄入量的40％一60％之间。影响镁吸收率的因素很多，主要有以下几种：
食物中的镁含量：一般情况下镁的吸收率约为50％，当膳食中的镁含量达到500毫克／日时，人体对镁的吸收率只有24％左右；而当每天镁摄入量减少到20毫克时，吸收率可达75％以上。
食物中钙含量：镁和钙通过肠壁的吸收途径相同。当钙摄入量增加时，可干扰镁的吸收。
膳食中存在的六磷酸肌醇和纤维素可降低镁的吸收率。
氨基酸能增加某些镁盐的溶解度，所以膳食中含有适量蛋白质可促进镁的吸收。维生素D能促进肠道中镁的吸收而减少尿中镁的排泄量。
（2）镁的缺乏
多数食物中含有较丰富的镁，而且机体对镁的利用具有良好的调节机制，因此单纯因膳食摄入不足而引起的镁缺乏极为少见。尽管一些国家进行的居民膳食调查表明某些人群镁摄入量达不到RDA水平，但尚未发现由此而引起的健康问题。
膳食以外的因素也可引起机体缺镁，而且较为常见。
①镁缺乏的常见原因
摄入不足或吸收不良：镁摄入不足常见于长期禁食、厌食、恶心、呕吐等情况；接受肠外营养治疗而未及时补镁也可造成镁的缺乏。广泛性小肠切除、腹泻、胃肠道瘘、脂肪痢、吸收障碍综合征等病因可引起镁的吸收不良。
镁的丢失增多：消化液内的镁可因呕吐腹泻而大量丢失；透析治疗、利尿剂的应用、皮质素或洋地黄的使用以及伴有阳离子重吸收障碍的肾功能不全等因素则可导致镁经尿液大量流失。
镁的需要量增加：胎儿自母体摄取镁的平均速度约为每天6毫克，孕妇应增加每日镁的摄取量以满足母子双方的生哩需要。人乳中含镁量约30-40毫克／升，乳母也应增加镁的摄入。
其他原因：慢性酒精中毒、低钾血症、肝硬化、充血性心力衰竭以及心肌梗塞等疾病可能引起病人体内镁储存减少，血镁降低。
②缺镁对机体的影响
对心血管系统的影响：镁是激活酶的必需因子，缺镁可引起心肌细胞失钾，导致其静息膜电位、传导性和复极发生改变，引发心律失常的发生；镁缺乏还可引起血管紧张肽和血管收缩因子增加，导致动脉收缩和血压上升。
对其他电解质代谢的影响：镁对维持体内钙和钾的正常代谢非常重要。镁缺乏时骨骼中钙的动员受阻，而且钠泵活动受到干扰，导致细胞内钾减少，因而缺镁机体常伴有低血钙和低血钾。
对神经肌肉系统的影响：镁对神经肌肉的兴奋性具有抑制作用，缺镁可发生神经肌肉兴奋性过度增强，容易发生肌肉痉挛和抽搐。
对内分泌系统的影响：血浆镁的变化直接影响甲状旁腺激素分泌。轻度下降时甲状旁腺兴奋性提高，重度缺镁则可抑制其功能。