人體中的化學(xué)課件

1、 化學(xué)與健康（Chemistry and Health ）化學(xué)健康？世界衛(wèi)生組織(WHO) ：健康是體格、心理與社會的完美和諧。健康不僅僅是沒有疾病。傳統(tǒng)的健康觀是“無病即健康”，現(xiàn)代人的健康觀是整體健康我們要能夠用化學(xué)知識認(rèn)識周圍事物，化學(xué)與健康之間有什么密切關(guān)系呢？如何用化學(xué)知識解釋生活中遇到的問題呢？從化學(xué)與健康談起。大家思考兩個問題：化學(xué)是否影響人類健康呢？化學(xué)是否增進(jìn)人類健康呢？世界因化學(xué)而精彩。首先，化學(xué)創(chuàng)造了一個新世界。(2300多萬種新化合物)其次，沒有化學(xué)，世界將變得難以想象。(合成纖維、合成藥物、合成氨)應(yīng)對挑戰(zhàn)，化學(xué)無可替代。養(yǎng)活73億-107億人口環(huán)境污染問題人口、能源

2、、環(huán)境污染課程介紹：課程名稱：化學(xué)與健康；學(xué)時學(xué)分：36學(xué)時，2學(xué)分，周學(xué)時3，共12周； 考核方式：平時成績+合作性學(xué)習(xí)(30%)+期中成績 (20%)+期末成績(50%)； 課程性質(zhì)：非化學(xué)專業(yè)的本科生的通識選修課； 課程內(nèi)容：人體中的化學(xué)，化學(xué)元素與人體健康，營養(yǎng)與健康的化學(xué)，飲食與疾病，食物的污染與毒性，傳染病預(yù)防與環(huán)境消毒，日用化學(xué)品與健康，環(huán)境化學(xué)與健康等。課程特點(diǎn)：貼近生活，實踐指導(dǎo)性強(qiáng)，usefull。 教材化學(xué)與健康作者：江元汝科學(xué)出版社普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材主要參考書目：生活中的化學(xué)趙雷洪，竺麗英編，浙江大學(xué)出版社，2010走進(jìn)化學(xué)世界叢書：生活中的化學(xué)世界圖

3、書出版公司，2010食品化學(xué)謝筆鈞編，科學(xué)出版社，2011營養(yǎng)與健康劉翠格編，化學(xué)工業(yè)出版社，2010第一章 人體中的化學(xué)人體中的化學(xué)元素人體中化學(xué)元素的功能人體中化學(xué)元素的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系人體內(nèi)化學(xué)元素濃度的平衡人體內(nèi)化學(xué)元素的相互作用人體中的化學(xué)反應(yīng)內(nèi)容提要人體中含有碳、氫、氧、氮、磷、硫、鈣、鈉、鉀、鎂、氯等11個常量元素，錳、鐵、鈷、銅、鋅、硒、碘、鉻、硅、釩、氟、鉬、錫、鎳等14種微量元素。人體中的化學(xué)元素起著構(gòu)筑結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸能量、各種酶的激活劑、調(diào)節(jié)體液的物理化學(xué)性能等作用。人體中化學(xué)元素保持著電荷平衡、酸堿平衡、沉淀平衡、配位平衡、濃度平衡等關(guān)系。內(nèi)容提要人體中的元素之間存在相加作

4、用、協(xié)同作用、拮抗作用，利用協(xié)同可以達(dá)到“事半功倍”的效果，利用拮抗可以減弱或阻斷有害元素的危害。人體中化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)是常溫常壓、溫和、催化、選擇性好、效率高。人體健康在于平衡，元素平衡、反應(yīng)平衡、心理平衡，健康就是平衡，就是和諧。教學(xué)目的了解人體中的化學(xué)元素1了解人體中的化學(xué)反應(yīng)2了解人體中的化學(xué)平衡3了解化學(xué)平衡與健康的關(guān)系4 生命進(jìn)化的化學(xué)過程生命的起源是通過化學(xué)途徑實現(xiàn)的。生命的進(jìn)化：無機(jī)物 小分子有機(jī)物生物高分子超分子集合體 細(xì)胞 4大組織 器官 8大系統(tǒng) 整個人體化學(xué)變化1. 人體中的化學(xué)元素常量元素微量元素必需元素非必需元素污染元素（有毒有害元素）常量元素都是必需的哦！常量元素（宏

5、量元素）含量大于體重0.01%的元素；每人每日需要量在100mg以上的元素；約占人體重量的99.95%以上；包括：碳、氫、氧、氮、硫、磷、鈉、鉀、鈣、鎂、氯11種。常量元素均為必需元素。人體中的常量元素常量元素在周期表中的位置 S區(qū) p區(qū)宏量元素都是較輕元素在周期表集中在左上角的s區(qū)和右上角的p區(qū) 必需元素在周期表中的位置圖中白色部分為常量元素位置微量元素微量元素通常是指含量小于體重的0.01%；每人每日需要量在100mg以下；僅占人體元素總量的0.05%；包括鐵、銅、鋅、錳、鉬、鈷、釩、鎳、鉻、錫、氟、碘、硒、硅、砷、硼、鍶等數(shù)十種。 表12 人體中的微量元素The trace elemen

6、t in human body 地殼中化學(xué)元素和人體中化學(xué)元素含量的一致性地殼中化學(xué)元素和人體中化學(xué)元素含量的一致性“天人合一”表層92種元素人體81種人體微量元素的分類與含量Content and classification of the trace element of human body 必需微量元素 (Necessary trace elements) 人體必需微量元素確定的有14種（還有幾種處于爭議之中）必需的微量元素14種鐵、銅、鋅、錳、鉬、鈷、釩、鎳、鉻、錫、氟、碘、硒、硅元素周期表中的集中區(qū)域必需微量元素在周期表中的位置d區(qū)+ds區(qū)9個 p區(qū)5個必需微量元素在周期表中的位置

7、大部分在第一過渡周期，是較輕的元素人體必需元素在周期表中的位置圖中藍(lán)色空白+白色空白區(qū)域。必需元素“含義”1必須從外界飲食中攝取這種元素，當(dāng)從飲食中去除這一元素后，機(jī)體就會出現(xiàn)這種元素的生理性缺乏狀態(tài)。2補(bǔ)充這一特異元素后，機(jī)體的這種缺乏狀態(tài)將得到緩解。3特定元素對機(jī)體具有某種特異的生化功能，這種作用不能被其他任何元素完全代替。必需微量元素數(shù)量少而作用大。多數(shù)微量元素為金屬元素。多數(shù)必需元素在元素周期表中居于前部位置。微量元素存在相互作用，高度的生物學(xué)作用。超過生理需要量（過低過高）能產(chǎn)生毒副作用必需微量元素共同特點(diǎn)非必需元素非必需微量元素：無明顯生理功能的微量元素；元素的生理功能尚未確定或者

8、在機(jī)體內(nèi)可有可無的元素，包括銣、砷、硼、鈦、鋁、鋇、鈮、鋯。表14 人體非必需的微量元素用于醫(yī)藥品，治療胃潰瘍；過多，引發(fā)老年癡呆 污染元素(毒性元素) 表15 對人體有害的微量元素對生物有毒而無生理功能的元素。元素對人體有益、必需還是有害與許多因素有關(guān)。同一元素在人體中的濃度和形態(tài)與其毒理密切相關(guān)。如：三價鉻對防治心血管疾病有重要作用，六價鉻卻是致癌物；生物體硒0.1mg/kg 有益， 10mg/kg則是致癌的。2.人體中主要元素的主要功能結(jié)構(gòu)材料運(yùn)載作用組成金屬酶或作為酶的激活劑調(diào)節(jié)體液的物理、化學(xué)特性“信使”作用必需化學(xué)元素主要功能 人體中主要元素的生理作用人體中的元素人體中元素的作用F

9、e、Cu、Zn、Mo、Se、Mn參與人體各種酶的組成I、Cu、Ca、Mn、Cr、Co、Ni具有催化作用Zn、I、Se、Ti增強(qiáng)肌體免疫功能提高抗病能力K、Na、Li、Ca、Mg、Ti、V、Se、Fe、Cu、Zn、Ni、Co保護(hù)心腦血管30編輯版ppt化學(xué)元素的作用1234調(diào)控作用 Na+ K+ Ca2+結(jié)構(gòu)作用F-Ca2+ P輸運(yùn)作用Fe2+Cu2+催化作用金屬酶和輔因子表1-4 元素的生物化學(xué)作用總覽 元素生物功能過渡金屬電子傳遞、氧化-還原、催化作用堿土金屬信使作用、酶激活因子、結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)作用堿金屬保持電荷平衡、電位閘門、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定作用主族元素生命物質(zhì)的基本構(gòu)筑材料、觸發(fā)構(gòu)像變化32編輯版pp

10、t人體中化學(xué)元素的周期性營養(yǎng)作用減弱 毒性增強(qiáng)1/IA 2/IIA 3/IIIA 4/IVA 5/VA 6/VIAK Ca Ga Ge As Se(IV) Rb Sr In Sn Sb Te(IV)Cs Ba Tl(I) Pb(II) Bi(III)營養(yǎng)作用增強(qiáng)毒 性減 弱 人體中化學(xué)元素的營養(yǎng)周期性研究結(jié)果表明：周期表的主族元素，從上到下，元素對細(xì)胞的營養(yǎng)促進(jìn)作用減弱，毒性作用增強(qiáng)；同周期從左至右元素的營養(yǎng)促進(jìn)作用增強(qiáng)。 人體中的化學(xué)平衡酸堿平衡配位平衡濃度平衡平衡=健康其他還有電荷平衡沉淀-溶解平衡等人體化學(xué)平衡酸堿平衡體液、酶受酸度影響細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能受酸度影響心臟功能受酸度影響人體酸堿平

11、衡人體酸堿平衡低于pH7.35酸中毒心肌收縮力減弱 血液pH7.35-7.45高于7.45堿中毒心臟收縮力過強(qiáng)極限值是7.07.8人體體液的pH值體 液pH體 液pH唾液6.406.90血 液7.357.45胃液1.23.0腦脊液7.4腸液7.70尿4.88.0胰液7.88.0乳6.8膽液7.80眼球內(nèi)水樣7.2表1-5人體各種體液的pH值38編輯版ppt人體中的酸堿平衡1人體的生命活動，很多是屬于酸堿反應(yīng)，H3O+濃度的微小變化就能對正常細(xì)胞的功能產(chǎn)生很大的影響。2機(jī)體內(nèi)組織細(xì)胞必須處于合適的氫離子濃度下，才能完成它的正常生理活動；3人體中存在3個主要的緩沖體系；人體的酸堿緩沖體系系 統(tǒng)解離

12、反應(yīng)pKa蛋白質(zhì)HPr H+ + Pr-7.4碳酸氫鹽H2CO3 H+ + HCO3-6.1磷酸鹽H2PO4- H+ + HPO42-7.240編輯版ppt碳酸氫鹽緩沖劑存在于所有體液中。攝入強(qiáng)酸，強(qiáng)酸變?nèi)跛?。攝入強(qiáng)堿，不會變成強(qiáng)堿性。人體血漿的pH由以上幾個緩沖體系維持在7.40左右。其中最重要的是碳酸氫鹽緩沖體系。正常人的血液片pH為7.35-7.45，當(dāng)pH低于7.35時會發(fā)生酸中毒，pH高于7.45會發(fā)生堿中毒，高于7.8就會發(fā)生嚴(yán)重堿中毒導(dǎo)致手足抽搐致死。血液之所以能保持相對穩(wěn)定，是由于體內(nèi)有良好的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中一個重要因素就是血液中存在著多種緩沖對。41編輯版ppt食物酸堿性食物的

13、酸堿性指食物在人體內(nèi)代謝的結(jié)果，產(chǎn)生酸性物質(zhì)的為酸性食品，產(chǎn)生堿性物質(zhì)的為堿性食品。食物的酸堿性質(zhì)與原來食物本身的性質(zhì)(酸堿性)無關(guān)。如橘子是酸的，但卻是堿性食品。有的食品在體內(nèi)分解代謝后，最終產(chǎn)生酸性物質(zhì)，這類食品就稱為酸性食品（或酸性食物，或成酸食品）。有的食品在體內(nèi)經(jīng)過分解代謝后最終產(chǎn)生堿性物質(zhì)，這類食品就叫堿性食品（或稱堿性食物、或稱堿食品）。食物的酸堿性與人體健康酸性食物含P、S、Cl元素較多的食物（在人體內(nèi)易形成酸）精米、白糖、肉類、魚類、蛋黃、硬果及酒類。食物的酸堿性堿性食物含K、Na、Mg、Ca元素較多的食物（在人體內(nèi)易形成堿）蔬菜、水果、奶類、蛋清、海帶、紫菜、豆類、茶葉、咖

14、啡。 食物的酸堿性與人體健康酸性食物酸性食物在腎臟中與氨生成銨鹽而排出酸堿食物的代謝堿性食物 堿性食物與CO2反應(yīng)形成碳酸鹽，由尿排出；體液保持中性食物的酸堿性對人體酸堿平衡影響如果食入的酸性食物過多，致使血液本身的緩沖作用無法承受而變成酸性，就需消耗鈣等堿性元素，而使血液粘度增加、血壓增高體液偏酸體液偏酸后果青少年易產(chǎn)生皮膚干燥、胃酸過多、便秘、蛀牙、抑郁、困乏、情緒不穩(wěn)等病癥；中老年則易產(chǎn)生神經(jīng)痛、血壓亢進(jìn)、動脈硬化、腦出血、胃潰瘍等癥狀。 病態(tài)酸性體質(zhì)誘發(fā)近視、齲齒、軟骨病、神經(jīng)衰弱、胃酸過多；導(dǎo)致動脈硬化、脂肪肝、肥胖癥、高血壓、糖尿病、冠心病易疲勞、情緒急噪、胃腸悶脹消化不良、 呼吸

15、加快智力減退體液酸堿性與性格相反 精神愉快、性格開朗的人血液呈弱堿性易怒和時常憂郁的人體液多為酸性堿性食物堿性食物一般為：蔬菜、水果類；海藻類；堅果類；發(fā)過芽的谷類、豆類。堿性食物表食物灰分灰分堿度食物灰分灰分堿度豆腐大豆四季豆菠菜萵苣胡蘿卜土豆藕洋蔥海帶0.644.643.621.301.140.770.931.130.702.78+0.20+2.20+5.20+12.00+6.33+8.32+4.60+3.40+2.40+14.40黃瓜橘汁西瓜香蕉梨蘋果柿子牛乳蛋白茶(5g/L)0.470.360.221.050.310.420.430.730.670.18+4.60+10.00+9.40

16、+8.40+8.40+8.20+6.20+0.30+4.80+8.8950編輯版ppt堿性食物強(qiáng)堿性食品：葡萄、茶葉、葡萄酒、海帶、柑橘類、柿子、黃瓜、胡蘿卜。 中堿性食品：大豆、蕃茄、 香蕉、草莓、蛋白、梅干、檸檬、菠菜等。 弱堿性食品：紅豆、蘋果、甘藍(lán)菜、豆腐、卷心菜、油菜、梨、馬鈴薯。 酸性食物酸性食物一般為：淀粉類；動物性食物；甜食；精制加工食品(如白面包等)；油炸食物或奶油類；豆類(如花生等)酸性食物表食物灰分灰分酸度食物灰分灰分酸度 雞肉 豬肉 牛肉 蛋黃 鯉魚 蝦 白米 糙米1.371.101.001.021.371.770.371.46-7.60-5.60-5.00-18.80

17、-6.40-18.0-11.67-10.60面粉面包蠶豆花生紫菜啤酒0.530.743.1l1.808.750.23-6.50-0.80-1.40-3.00-0.60-4.8053編輯版ppt酸性食品強(qiáng)酸性食品：蛋黃、乳酪、甜點(diǎn)、白糖 、金槍魚、比目魚中酸性食品：火腿、培根、雞肉、豬肉 、鰻魚、牛肉、面包、小麥 弱酸性食品：白米、花生、啤酒、海苔 、章魚、巧克力、空心粉、蔥人體中的化學(xué)平衡濃度平衡人體中必需元素在一定的濃度范圍不同元素適量范圍不同過量和缺乏都會造成健康隱患許多疾病往往與微量元素不平衡有關(guān)過量的危害往往大于缺乏的影響人體中化學(xué)元素的濃度與生物效應(yīng)人體中化學(xué)元素的濃度與生物效應(yīng)人體

18、必需元素適量區(qū)： 1、與元素有關(guān)（碘較寬，硒較窄） 2、與年齡有關(guān)； 3、與個人體質(zhì)有關(guān)；人體中化學(xué)元素的濃度與生物效應(yīng)人體生物效應(yīng)與濃度關(guān)系可得到以下健康理念：1、缺什么補(bǔ)什么；2、缺乏與過量都對健康不利，過量的危害大于 缺乏；3、全營養(yǎng)素的概念是不科學(xué)的。4、食補(bǔ)勝于藥補(bǔ)（不易蓄積）。不可能都缺哦！人體中化學(xué)元素的濃度與生物效應(yīng)元素 元素缺乏的影響 元素過量的影響鈣 畸形骨骼、手足抽搐、誘發(fā)高血壓、佝僂病、軟骨病、骨質(zhì)疏松 動脈粥樣硬化、白內(nèi)障、膽結(jié)石、缺血性心臟病、引起嘔吐、腎臟鈣化鎂 生長停滯、發(fā)育障礙、骨質(zhì)簌松、牙齒生長不良、骨痛、精神抑郁、心動過速、肌肉痙攣 引起神經(jīng)系統(tǒng)作用抑制、

19、降低動脈壓力、麻木鉀 精神疲憊、心臟麻痹、肌肉松弛、無力 中毒、腎上腺皮質(zhì)機(jī)能減退，表現(xiàn)為手足麻木、知覺異常、四肢疼痛、惡心嘔吐、心率不齊、心動過緩，直至死亡鈉腎上腺皮質(zhì)機(jī)能減退高血壓59編輯版ppt人體中的化學(xué)平衡人體中的沉淀溶解平衡 平衡如果向右移動，會導(dǎo)致骨質(zhì)疏松哦！“脫礦”“再礦化”人體中的化學(xué)平衡配位平衡離子配 位 基 團(tuán)體 系Mn2+咪唑丙酮酸羧化酶Fe2+(3+)卟啉，咪唑，含硫配位體血紅素、過氧化氫酶、鐵氧化還原蛋白Co2+卟啉環(huán)B12酶Cu2+咪唑N,硫咪血藍(lán)蛋白，白蛋白Zn2+-NH2、咪唑、-RS-胰島素、碳酸酐酶、醇脫氫酶Cr3+吡啶環(huán)葡萄糖耐量因子(GTF)有毒金屬進(jìn)

20、入體內(nèi)，與蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的配位基團(tuán)A結(jié)合，形成配合物MA。作為解毒劑L，它必須是一種更強(qiáng)的配位劑，才能把有毒金屬M(fèi)從生物大分子的成鍵部位替換出來。MA+L A+ML解毒劑以及它與金屬形成的配合物對人體沒有毒性是對解毒劑最基本的要求。人體排除有毒金屬的主要途徑是排泄系統(tǒng)。在有毒金屬攝入量較多、依靠人體自身功能不足以進(jìn)入人體的有毒元素，可針對性地采用某些配位劑和螯合劑有效加以排除。水平衡水從機(jī)體中排出的途徑有：皮膚蒸發(fā)；(2) 肺臟呼出水蒸氣，兩者排出約42%；(3) 腎臟排尿約54%；(4) 腸道排糞約4%。體液水的來源:(1) 液體食物約27%；(2) 固體食物約18%；(3) 體內(nèi)

21、代謝水約50%以上。 正常情況下，機(jī)體通過體內(nèi)丘腦下部的神經(jīng)中樞等調(diào)節(jié)水平衡，控制渴感和腎臟排水。發(fā)燒、高蛋白膳食、干熱氣候、嘔吐、腹瀉和外傷都會擾亂機(jī)體對水的正常需要。電荷平衡 主要是指細(xì)胞液內(nèi)外的陰陽離子平衡。細(xì)胞外液主要的陽離子是Na+、Ca2+，主要陰離子是Cl。細(xì)胞內(nèi)液陽離子主要是K+ 、Ca2+ ，陰離子主要是PO43 ，細(xì)胞液內(nèi)外的電荷平衡不僅影響信息的傳導(dǎo)，還影響著滲透壓平衡。細(xì)胞內(nèi)外由于離子濃度差形成膜電勢，人的思維、視覺、聽覺、觸覺、細(xì)胞的分泌等各種生理功能均與膜電勢有關(guān)。人體中化學(xué)元素的相互作用協(xié)同作用不同元素之間存在著相互作用，其中元素的協(xié)同作用是指元素間聯(lián)合作用的結(jié)果

22、大于各個元素單獨(dú)作用的總和，用數(shù)學(xué)式表達(dá)為TT1+T2。如人體中銅和鐵具有生理協(xié)同作用，當(dāng)鐵充足而缺少銅時也可以發(fā)生貧血；維生素D能協(xié)同鈣的吸收。拮抗作用生物體中一種元素對另一種元素的正常生理功能產(chǎn)生抑制或作用抵消的情況。用數(shù)學(xué)式表達(dá)為TT1+T2。鎂離子是鈣離子的拮抗劑，也是一些致癌物的拮抗劑。金槍魚含汞量很高，含硒量也很高，所以金槍魚未表現(xiàn)出任何汞毒害的癥狀。一方面可利用元素的相互拮抗 阻止或減緩環(huán)境污染物對我們的傷害，另一方面可利用元素之間的協(xié)同作用達(dá)到“事半功倍”的效果。人體中的化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)特點(diǎn)： 常溫常壓（人的體溫調(diào)節(jié)） 速率快（催化作用） 選擇性好 效率高反應(yīng)介質(zhì)：水人體中的化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)類型酸堿反應(yīng)配位反應(yīng)催化反應(yīng)生物氧化反應(yīng)電化學(xué)反應(yīng)酶促化學(xué)反應(yīng)人體中的化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)反應(yīng)特點(diǎn)常溫常壓接近中性效率高選擇性好速度快表1-10 有代表性的金屬酶 金屬酶生物功能鐵苯丙氨酸羥化酶琥珀酸脫氫酶醛氧化酶過氧化氫酶細(xì)胞色素氧化酶苯丙氨酸代謝糖類氧化醛氧化過氧化氫分解電子傳遞