鎂是人體內重要元素之一，是體內礦物質含量第四豐富的陽離子，僅次於鈣、磷、鈉，在體液中主要以二價陽離子形式存在。成年人體內鎂總量約21-28克，鎂主要存在於細胞內，它在細胞內液的含量僅次於鉀，是細胞內的重要陽離子。其中骨骼肌佔27%，其他細胞佔6%-7%（以肝臟為最高）中，細胞外液（extracellular fluid，ECF）約佔1%，其餘60%-65%集中在骨骼，占骨頭總灰分的0.5%~0.7%。骨骼的鎂約三分之一與磷酸根緊密結合，其餘三分之二吸附於骨骼表面，可用來維持血液和組織的正常濃度。軟組織的鎂含量約為每公斤2.5–9毫莫耳，與代謝活性成正比。紅細胞內濃度2.5mmo1/L，血清 0.75-1.25 mmo1/L。血漿中鎂濃度平均約為0.85 mM (0.7-1.0 mM)，其中60%為離子態，30%與白蛋白（albumin）結合，10%為小分子複合物。細胞內鎂約90 %是結合型（主要結合到核酸、ATP、負電荷的磷脂和蛋白），游離部分僅為10 %。在細胞內，含核醣體的微粒體和內質網含量最高，其次是粒線體和核。血漿中鎂有離子型（游離）、複合型（與磷酸、檸檬酸等結合）和蛋白結合型（主要是白蛋白）三種形式：比例為55∶13∶12。與蛋白質結合的鎂，不可從腎小球濾過且無重要的生物學活性。游離形態的鎂，可以經腎臟過濾，其中90-95%由腎小管再回收使用，有些並與碳酸鹽、檸檬酸鹽、磷酸鹽和硫酸鹽結合。游離鎂具有重要的生物學活性。過量的鎂會造成高鎂血症，通常是由於腎功能虧損導致。對健康人體而言，過剩的鎂會經尿液迅速排出。紅血球含鎂濃度較高，約為2.15~3.1 mM。鎂依賴性酶幾乎出現在所有的代謝途徑中，鎂也被用來作為信號分子。大部分核酸的生物化學反應需要鎂(例如在核苷酸中需要ATP釋放能量的過程，因為三磷酸基與鎂複合是極為穩定的)。
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