70年代末期，人们发现钒是存在于所有真核生物中的钠泵的调节物，并且在某些低等动物体内发现有高浓度的钒。这些发现大大激发了人们对钒的兴趣，使近十年来有关钒的生物化学研究十分活跃。在自然条件下，尚未发现有缺钒症状的生物。生物界中各种生物体内的钒含量还不完全清楚，这主要是由于自然的可变性使不同地区、不同种属的动、植物含钒量不相同。另一方面，由于没有标样可供选择、仪器的灵敏度不够、干扰元素的影响以及样品易被污染等原因，使所报道的生物体内钒含量也不一致。测量生物体内钒含量最灵敏的方法是中子活化分析（NAA）和无火焰原子吸收光谱法（AAS），它们的检出限小于1ng[13]。

一、植物

植物含钒一般为1～2μg/g（干重），其含量与土壤中钒的含量有关，不同种类、不同地区的植物中钒含量不同。分析上的困难和地理变化使同种植物检出钒量有差异。豆科植物比其它植物含钒量要高。部分植物含钒量列入表4—2[17]。

表4—2  部分植物含钒量

二、动物

（一）水生动物

部分水生动物含钒量见表4—3[17]。

一些海参类和软体动物富含钒[18]，水生贝壳类和被囊类动物含钒量随产地而异，几种鱼含钒量都比多数水生贝壳类动物低；大概范围在20ng/g到112ng/g。鱼类从水中吸收⁴⁸V后，发现钒主要在鱼磷、鳍、肠和骨中积累，而大脑、眼睛和肌肉含钒量较低。

在生物界，只有少数几种动、植物具有富集钒的本领。如果认为生物干组织的钒浓度为50μg/g方能称动、植物具有富集钒的本领的话，那么迄今还只发现蕈及海鞘具有富集钒的本

表4—3部分水生动物含钒量

蕈具有异乎寻常富集钒的本领，其干重含钒61～181μg/g[1]，是普通植物和菌类含钒量的100倍。从该菌类中分离出一天然产物，其结构式如下：

近年的研究进一步发现，钒在生物体内可能与蛋白质、一些酶类等生物大分子形成络合物，如相继报道的钒酸盐-运铁蛋白络合物[19]以及钒与核糖核酸酶[20]、固氮酶[21]等形成的络合物乃至构成其活性部位[22]。

海鞘能把海水中稀箔的钒（2ng/g）富集起来，浓缩达100000～1000000倍，堪称动物世界中富集金属的能手。海鞘富集钒的能力与海鞘种类有关，有的海鞘能同时富集钒、铁，有的则只能富集铁。海鞘主要靠它们的“肺”（实际上是露在海水中的鳃状物）来吸收钒，积累的钒不是游离态的，而是与蛋白质结合成血钒的形式存在。血钒位于钒细胞液胞中。海鞘富集钒的机理如图4—3所示[23]：海水中钒以钒酸根的形态存在，但空泡膜只允许阳离子通过，而将阴离子阻挡在外，V（Ⅴ）得还原为V（Ⅳ），甚至是V（Ⅲ）而进入泡内。前人在一种海鞘中鉴定出V（Ⅳ）/V（Ⅲ）电对，证明确实存在V（Ⅲ）。

（二）家鸡中钒含量

钒是鸡生长、发育的必需微量元素，与其它高等动物相比，鸡体内各组织钒的浓度相对较高。鸡部分组织器官中钒的含量见表4—4[13，24]。

表4—4  鸡各器官含钒量

（三）哺乳动物

哺乳动物牛、羊、猪、鼠、马等动物各组织中钒的含量见表4—5[13，25，26]。

（四）人体中钒的含量

人体组织中钒浓度的报道不一致，但一般来说比其它动物相应组织的含钒量低，一般正常成年人体内总含钒量为17～43μg，90％贮存在脂肪组织中，骨、肝、肾中也有少量贮存。人血清中的含钒量为0.1～1ng/mL。人体脂肪及血清脂类是钒的主要贮存之处[23]。人体各器官中钒的分布见表4—6[28]。

表4—5  部分哺乳动物器官（组织）含钒量

表4—6人体器官（组织）含钒量

从以上数据可以看出，肺部钒的含量要比其它器官为高，这可能与石油、化工、纺织、染料等工业用钒增多造成环境污染有关。随着钒在工业上的广泛应用，人体含钒量逐渐增高。原始人为0.1μg/g，现代人为0.3μg/g[29]，而用钒的化合物治疗贫血、结核、神经衰弱、风湿热等多种疾病也可能是人类含钒量增多原因之一。

仔细考察前面所列数据可以发现：在由低等动物向高等动物进化的过程中，钒在一些主要器官中的含量呈递减趋势。人的心脏、肝、肾中钒的浓度低于狗、猪、鼠和鸡中相应器官中的浓度。至于生物进化与微量元素间的关系尚未有报道。是不是由于生物进化的缘故使钒在人体内的生物学功能消退，从而引起人体钒的浓度低于其它动物的钒含量呢？这一点值得进一步研究。

三、钒的吸收和代谢

人和动物的胃肠道对钒的吸收程度，与钒化合物的溶解度和化学性质有关[30]。一般来说，水溶性的阳离子钒容易吸收，吸收量可达摄入量的10％；而阴离子钒则不易吸收，人口服100mg钒（可溶性钒盐），从胃肠吸收的仅有0.1～1‰。实验发现，人和动物对钒的吸收都比较快。从兔子的气管注入V₂O₅粉尘后，迅速由肺部吸收到血液，尿中很快发现有钒排出。吸入亚微粒的钒，主要沉积在肺部，停止接触一个月后仍有大量钒贮存在肺部。用近饱和的偏钒酸钠溶液（20％）涂在兔的皮肤上，引起尿钒增高，这说明皮肤可以吸收钒。

用⁴⁸V经腹腔注射、气管注入、皮下注射和灌胃四种途径将钒引入大鼠体内，发现钒在5～10min内进入血液，30min后在肝、肾、脾、肺、肠、肌肉、骨骼、睾丸、甲状腺、脑及心肌等组织均发现有钒；在6h以内达到最高峰，第二天后仅在血中有少量钒，第四天后已不能检出。

正常成年人每月平均摄入2.1mg的钒，静脉注射可溶性钒化合物，钒的吸收既快又完全。静脉注射的⁴⁸V主要经肾脏排出，96h后可排泄出注射量的46％，8.6％由粪便排出。人类口服的钒81％从粪便排出体外，17％经尿道排出体外。

通过饮食摄取的钒主要经肠道排出，约为2mg/d，尿内为0.015mg/d。当血浆中钒含量过高时，胆汗可以促进钒在肠道释放；在注射五价的⁴⁸V6h以内，钒主要由肾脏排出，肾脏排泄量是胆汁排泄量的5～10倍[31]。

激素对钒的代谢有影响[3]，切除了脑垂体或甲状腺、甲状旁腺的老鼠，钒的代谢受到干扰。与对照组相比，切除了脑垂体的鼠，其胰、肾和睾丸组织中血清钒浓度升高；而肝、心、骨中⁴⁸V的含量则降低。切除了甲状旁腺的鼠，其胰和肾组织含钒量增加，而肾上腺的切除对钒的代谢没有什么影响。

在血液中，只有不到5％的放射性钒是与血中红血球结合的。95％以上的钒存在于血浆中，部分钒与铁传递蛋白结合，肝、牌中的铁蛋白也结合钒[32]。人们认为，细胞外的钒主要是+5价的，在pH=4～8的体液中主要以VO₃^-形式存在，VO₃^-可以通过阴离子运输系统进入细胞内。新鲜细胞对钒酸盐的吸收包括两个过程：一个是通过阴离子交换系统在红血球膜两边快速达到平衡；另一个过程是钒在细胞内被缓慢还原，然后与血红蛋白络合，还原反应是速率控制步骤。在所研究的物质中，谷胱甘肽是最强的还原剂[33]。谷胱甘肽把细胞质钒酸盐还原为VO²⁺，VO²⁺再与血红蛋白形成络合物，这个反应由细胞质谷胱甘肽驱动，而且不需要酶进行催化。据推测，这个还原反应可能是[13]：

H⁺+VO₃^-+2GSH VO²⁺+G₂S₂+OH^-+e+H₂O

EPR光谱研究表明，VO²⁺确实是与蛋白质结合的，红细胞内几乎所有的钒都是四价的。也有人认为，该还原反应是由新鲜血清中的内生还原剂把V（Ⅴ）定量还原为V（Ⅳ）的，然后VO²⁺与蛋白质和铁传递蛋白形成VO²⁺蛋白质、VO²⁺-铁传递蛋白络合物。内生还原剂有：抗坏血酸、儿茶酚胺、半胱氨酸等[34]。内源性还原剂和溶解氧及钒在血清中的氧化态不止一种，钒氧化态变化的难易可能是其生理作用的关键。血清中的白蛋白和铁传递蛋白可能与V（Ⅳ）的运输有关，而V（Ⅴ）则可能是由铁传递蛋白来传递的，其它的血清蛋白或小的螯合剂在钒的成键和运输过程中也起着一定的作用[35]。