武大精品課程課件-化學與健康

2008年諾貝爾化學獎發(fā)現并發(fā)展了綠色熒光蛋白（greenfluorescentprotein,GFP）美國伍茲霍爾海洋研究所的科學家下村修（OsamuShimomura）哥倫比亞大學的馬丁·沙爾菲（MartinChalfie）加利福尼亞大學圣迭戈分校的錢永健（RogerY.Tsien）用綠色熒光蛋白標記的實驗鼠綠色熒光蛋白(greenfluorescentprotein,GFP)最初足從維多利亞多管水母(Aequoriavictoria)中發(fā)現的發(fā)光蛋白[1]。天然GFP的生色團由65—67位Ser-Tyr-Gly的氨基酸殘基組成,并經環(huán)化和脫氫形成一個咪唑環(huán)[2]。其最大激發(fā)峰為395nm,在475nm處有一副激發(fā)峰,最大發(fā)射峰位于510nm。gfp作為一種新型的報告基因具有許多優(yōu)越性:首先它分子量較小,只編碼238個氨基酸的多肽,對細胞沒有毒。下村修和同伴在從一種特殊水母中提取水母素時，偶然發(fā)現一種在紫外光下發(fā)強烈綠色的蛋白。這就是現在大紅大紫的綠色熒光蛋白。

馬丁·沙爾菲在接下來的研究中指出，水母素和綠色熒光蛋白發(fā)光原理不同。水母素仍是熒光酶的一種，需要熒光素才能發(fā)光。而綠色熒光蛋白本身就能發(fā)光。這意味著，綠色熒光蛋白可以很方便地被植入生物體內，作為一種指示劑，跟蹤和判斷生物細胞的分子變化。

錢永健改造綠色熒光蛋白取得多項成果，世界上目前使用的熒光蛋白大多是錢永健實驗室改造后的變種?，F在的熒光蛋白不僅熒光更強，而且除綠色外，還可以呈黃色、藍色，有的還可激活變色。化學與健康第一節(jié)人體中的物質組成第二節(jié)化學與人體健康第三節(jié)食品中的化學品第一節(jié)人體中的物質組成一、人體中的化學元素共有37種化學元素，其中25種是生命必須元素，C,H,O,N,S,P,Ca,K,Na,Cl,Mg,Si,Fe,F,Zn,Cu,Se,Sn,I,Mn,Ni,Mo,Cr,Cs,V１、常量元素:在人體中含量超過0.01%的元素共11種，C,H,O,N,S,P,Ca,K,Na,Cl,Mg碳：脂肪、蛋白質、糖類，以CO2形式排出氫：H2O水氧：呼吸，CO氮：氨基酸、蛋白質、DNA，RNA鉀、鈉、氯Na＋、K＋、Cl＋控制細胞、組織液和血液的電解平衡，以保持體液的正常流通和控制體內的酸堿平衡，氯是胃酸的主要成分。缺鈉易患心臟病，鈉含量過高，易患高血壓，致癌．缺鉀全身無力、疲乏、心跳減弱、頭昏眼花，嚴重缺鉀還會導致呼吸肌麻痹死亡。此外，低鉀會使胃腸蠕動減慢，導致腸麻痹，加重厭食，出現惡心、嘔吐、腹脹等癥狀。臨床醫(yī)學資料還證明，中暑者均有血鉀降低現象。補充各種水果，香蕉、柑橘等。夏季，城里很多人出門都習慣于帶一瓶純凈水；而在農村，人們外出勞動時喜歡喝的卻是茶水。雖然兩者都能補充因大量出汗而丟失的水分，但是它們的作用卻不盡相同。飲茶不僅能解渴而且能消除疲乏。為什么飲茶能消除疲乏呢？原因是夏季人體容易缺鉀，缺鉀會使人感到倦怠疲乏，而茶葉中剛好含有豐富的鉀。鈣、磷鈣人體骨骼、牙齒、指甲等的主要元素之一。以游離的Ca2+或無機鹽羥磷石灰3[Ca3(PO4)2Ca(OH)2]的形式存在，前者與鈉鉀離子有類似的作用，后者與蛋白質結合成鈣結合蛋白。缺鈣易造成骨疼、背疼、骨折等后果。磷人體骨骼、牙齒、指甲等的主要元素之一。以無機鹽羥磷石灰[3Ca3(PO4)2Ca(OH)2]的形式存在，也是構成ATP（三磷酸腺苷）能量分子，是生物合成和能量代謝所必須的重要組成成分，是生命物質核酸、蛋白質的主控因子。2、微量元素:在人體中含量低于0.01%的元素共14種，F,I,Fe,Cu,Zn,Mn,Co,Mo,Se,Sn,Cr,Si,Ni,V，其中10種為金屬元素。鐵人體內的鐵有70％存在于血紅蛋白和肌紅蛋白內，25％以鐵蛋白形式分布在肝、腎、骨髓中，一小部分鐵是氧化酶的輔助因子。當血液中鐵蛋白濃度達200mg/L時，心臟病發(fā)病率會高出三倍。因為過剩的鐵促進自由基的形成，而自由基會損害動脈壁細胞，也會損傷心肌。鋅鋅廣泛存在于人體組織如骨骼、肌肉、皮膚、頭發(fā)、血液、內臟之中，是幾十種酶包括DNA聚合酶的組成物質。胰島素，唾液蛋白、轉鐵蛋白也有鋅的結合。鋅的主要作用是：A、維持細胞正常分裂。人體的生長過程主要就是細胞不斷分裂的過程。缺鋅妨礙軟骨生長極易造成兒童發(fā)育不良，身材矮小，甚至導致侏儒癥。B、促進免疫細胞特別是T細胞的生長，提高免疫力。C、促進維生素A的吸收，幫助維生素A從肝臟轉移到血液中并到達所需的器官，如眼睛等，眼睛需要維生素A，視網膜中含有大量的鋅，因此，補鋅對提高視力有作用。D、前列腺含有大量的鋅。美國醫(yī)生臨床證實補鋅可以防治前列腺肥大和性功能衰退。E、鋅可維持正常的味覺和食欲。缺鋅會引起味覺異常，食欲下降，會引起兒童異食癖，加重發(fā)育停滯。動物的瘦肉、肝臟、蛋類及牡蠣等硒在酶系統(tǒng)和血液正常機能運轉中發(fā)揮著重要作用,使人體免疫力增強\抑制肝腫瘤以及乳腺腫瘤的發(fā)生,并對人體內白血球的殺菌能力有很大的影響。缺硒使人體內白血球的殺菌能力降低，克山?。ㄉ趮D女和學齡前兒童）、大骨節(jié)?。▋和颓嗌倌辏┪^量頭發(fā)脫落，雙目失明甚至死亡。魚類、蝦類等水產品，其次為動物的心、腎、肝。蔬菜中含量最高的為金花菜、薺菜、大蒜、蘑菇。碘甲狀腺球蛋白是一種含碘的蛋白質，一旦人需要就會很快水解為有活性的甲狀腺素，一種含碘的氨基酸，能促進體內物質和能量的代謝、促進身體生長發(fā)育、提高神經系統(tǒng)的興奮性等生理功能。缺碘甲狀腺素的合成受到影響，使得甲狀腺組織產生代償性增生，形成甲狀腺腫（大脖子?。？送〔。ㄖ饕莾和?，胚胎期和新生兒期缺碘）碘過量甲狀腺腫鉻參與糖和脂類的代謝，作用在細胞膜上胰島素的敏感部位，能增強體內胰島素的作用，對糖尿病患者有一定治療作用。缺鉻影響視力。鉻致癌糙米、全麥片、小米、玉米、粗制紅糖。氟強壯骨骼和牙齒。缺氟齲齒，牙齒的主要成分羥磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]，氟充足時，氟磷灰石[CaF2Ca3(PO4)2]，牙釉質

。氟過量氟斑牙，氟過多防礙了牙齒鈣化酶活性，牙齒鈣化不能正常進行，色素在牙釉質表面沉著。銅制造紅細胞和機體氧化還原體系中有效的催化劑；參與構成皮膚、頭發(fā)等器官，能使身體更好的利用鐵。缺銅視力減退、骨骼生成障礙、貧血等

。銅過量抑郁、煩躁、嘔吐、神經質、關節(jié)與肌肉疼痛。來源：杏仁、大蒜、柑橘、大豆等。錳對蛋白質與脂肪的代謝、健康的神經系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)與血糖的控制有用，與軟骨及關節(jié)腔內潤滑液的形成有關。缺錳動脈硬化等疾病

。來源：干果、海藻、粗糧等。鉬氮的代謝中需要鉬，能使嘌呤在最后階段變成尿酸。缺鉬口腔與齒齦的病變腫瘤

。過量的鉬影響銅的代謝，痛風的發(fā)生來源：干果、海藻、粗糧等。二、人體中的有機物碳、氫、氮、氧、硫、磷是組成人體中蛋白質、脂肪、糖類和核酸的基礎。１、蛋白質:天然有機高分子化合物，在酸、堿或酶的作用下發(fā)生水解，水解的最終產物是氨基酸。1965年，我國科學家在世界上第一次用人工方法合成了具有生理活性的蛋白質，結晶牛胰島素。2、脂肪:動物油脂通常呈固態(tài)，為脂肪；植物油脂呈液態(tài)，稱為油。二者統(tǒng)稱為油脂，由高級脂肪酸和甘油組成。油脂在小腸里由于受酶的催化而發(fā)生水解，生成脂肪酸和甘油，被小腸吸收，作為人體的營養(yǎng)。不飽和脂肪酸是人體必須的脂肪酸，人體自身不能合成，包括亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸，人體缺乏時，會影響固醇類代謝。花生、芝麻、榛子3、糖類:

由C、H、O三種元素組成蔗糖：葡萄糖和果糖，甘蔗和甜菜雙糖麥芽糖：2倍的葡萄糖，存在于淀粉中多糖：淀粉和纖維素單糖：不能水解C6H12O5糖類4、核酸:

對遺傳信息的存儲、蛋白質的生物合成起決定性的作用。核酸水解核苷酸水解磷酸核苷水解戊糖：DNA,RNA堿基:嘌呤，嘧啶能量傳遞員：三磷酸腺苷ATP第二節(jié)化學與人體健康一、幫醫(yī)生診斷疾病有效治療疾病的第一步，就是正確診斷疾病。?血液和尿液的檢查是醫(yī)藥化學家發(fā)明的；?磁共振成像技術(MRI)的發(fā)明是核磁共振光譜應用于化學研究的結果，利用該方法可以得到人腦斷層成像，幫醫(yī)生找到病變部位。二、幫醫(yī)生提供新藥藥是人類戰(zhàn)勝疾病的武器。1、阿司匹林(Aspirin)：解熱鎮(zhèn)痛，白柳的葉子1829年，法國人從柳樹中提取出可以治病的物質，水楊酸。1859年，德國化學家Hoffmann將水楊酸與醋酸酐反應，得到酸性較弱的乙酰水楊酸，在鎮(zhèn)痛和治療風濕病方面有獨特效果，1899年，德國拜爾公司正式命名為阿司匹林。2、黃胺類藥物：解熱鎮(zhèn)痛，白柳的葉子1932年，德國病理學家Domagk發(fā)現百浪多息能有效治療鏈球菌感染。百浪多息1935年，法國巴斯特研究所在白浪多息化學結構的基礎上合成出非常有效的殺菌劑：對氨基苯黃酰胺，治好了美國總統(tǒng)的兒子小羅斯福和英國首相丘吉爾的細菌感染。是二次世界大戰(zhàn)前唯一有效的抗菌藥物。黃胺類藥物的發(fā)明，使肺炎、腦膜炎等疾病得到有效控制。3、青霉素：傳染病的克星，青霉素在臨床上主要用于治療葡萄球菌傳染，如腦膜炎、化膿癥、骨髓炎等；溶血性鏈球菌傳染癥，如腹膜炎、產褥熱，以及肺炎、淋病、梅毒等。三、毒品對人體健康的影響毒品濫用對人體個功能系統(tǒng)均有明顯的病理損害。1、鴉片(opium)：引起體質衰弱及精神頹廢,過量吸食鴉片,可因呼吸衰竭死亡。2、嗎啡：3、冰毒：甲基苯丙胺，過度興奮。4、大麻：神經障礙、思維遲鈍、記憶混亂、影響運動協(xié)調。5、搖頭丸：活動過度、感情沖動、嗜舞。6、海洛因：瞳孔縮小、深度昏迷等。7、杜冷?。浩毡橛糜谂R床。8、咖啡因：普遍用于臨床。9、可卡因：偏執(zhí)狂型精神病。10、鎮(zhèn)靜催眠藥和抗焦慮藥：巴比妥類、苯二氮卓類11、酒精類：甲醇、醛類、雜醇油、鉛、氰化物第三節(jié)食品中的化學品一、現代食品工業(yè)的靈魂：食品添加劑加入食品中的化學合成物質或天然物質，不僅可以改善食品質量和色、香、味，而且可以防治食品腐敗變質。1、食品防腐劑：凡是能抑制微生物的生長活動，延緩食品腐敗變質或生物代謝的制品都是食品防腐劑，有時也稱抗菌劑。食品防腐劑殺菌劑：通過一定的化學作用殺死微生物，使之不能侵染食品，造成食品變質。

抑菌劑：主要是通過改變微生物生長曲線，使微生物的生長繁殖停止在緩慢繁殖的緩慢期，而不進入急劇增殖的對數期，從而延長微生物繁殖一代所需要的時間，即起到所謂的“靜菌作用”。氧化型殺菌劑還原型殺菌劑其它殺菌劑防腐劑無機類有機類氧化型防腐劑：過氧化氫、過氧乙酸、臭氧、氯、漂白粉、漂白精還原型防腐劑：二氧化硫、無水亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、保險粉和焦亞硫酸鈉二氧化碳(CO2)：飲料其它無機類防腐劑：硝酸鉀、硝酸鈉和亞硝酸鉀、亞硝酸鈉，主要作為護色劑使用，但同時也具有防腐作用苯甲酸及其鹽類：最適宜的pH值為2.5~4.0對羥基苯甲酸酯類：受pH值影響較小，適用的pH值范圍為4~8。山梨酸及其鹽類：在pH值低于5~6時最佳丙酸鹽：必須在酸性環(huán)境中才能產生作用

醇類：乙醇、乙二醇、丙二醇

2、抗氧化劑：食品保藏中常常添加一些化學制品，以延緩或阻止氧氣所導致的氧化變質。丁基羥基茴香醚(BHA):食用油脂、奶油、維生素A油、香料等；二丁基羥基甲苯（BHT）：餅干、干魚、方便面等；沒食子酸丙脂（PG）：避免使用鐵銅等容器；抗壞血酸及其鹽類：水果罐頭、果汁等。3、調味劑：酸味劑、鮮味劑、甜味劑。酸味劑：增進食欲、防腐作用、有助于溶解纖維素及鈣磷等；乙酸檸檬酸富馬酸鹽酸酸乳酸蘋果酸磷酸碳酸鉀檸檬酸三鉀（納）檸檬酸一鈉氫氧化鈉酒石酸。鮮味劑：補充或增強食品原有風味的物質。谷氨酸鈉即Ｌ－谷氨酸一鈉，別名味精：是其他鮮味劑的基礎５－肌苷酸鈉：呈雞肉鮮味５－鳥苷酸鈉：呈鮮菇鮮味甜味劑：能賦予食品甜味的食品添加劑。甘草：用于醬油、豆?jié){、腌制物中甜葉菊：降血壓、促進代謝、治療胃酸過多糖精：醬菜、糕點、餅干、面包天冬甜素：有清涼感，用于汽水、乳飲料、醋、咖啡飲料等4、食用色素：提高食品的商品價值,促進人們的食欲。主要有合成簌簌和天然色素兩大類。合成色素：結構多為偶氮類，屬于煤焦油染料，色彩鮮艷，堅勞度大，性質穩(wěn)定，著色力強，本身無營養(yǎng)價值，大多數對人體有害。蘇丹紅事件、紅心鴨蛋事件。用于彩色蠟、油脂、汽油、溶劑和鞋油等的增色添加劑，還可以用于，焰火禮花的著色。家用的紅色地板蠟或紅色鞋油通常含有蘇丹一號的成分蘇丹紅是一種禁止將其作為食品添加劑使用的工業(yè)染料。2005年，歐盟在食品中發(fā)現了蘇丹紅成分；后在中國的許多食品中，包括著名快餐企業(yè)肯德基的5種食物中發(fā)現了蘇丹紅成分，因此引發(fā)了中國有關食品安全方面的討論。蘇丹一號在1918年以前曾經被美國批準