生命活動與化學課件

LifeActivity&ChemistryChapter12生命活動與化學第12章制作:張思敬等1Chapter12生命活動與化學第12章制作:張思敬等1

(3)了解基因工程及其意義。

(1)了解生命活動賴以生存的化學基礎。

(2)了解化學物質(zhì)與人體健康的關(guān)系。

本章教學要求制作:張思敬等2(3)了解基因工程及其意義。(1)本章內(nèi)容12.1生命活動的化學基礎12.2化學物質(zhì)與人類健康制作:張思敬等3本章內(nèi)容12.1生命活動的化學基礎制作:張思敬等3

“生命是蛋白質(zhì)存在的方式，這個方式的基本因素在于它和周圍的外部自然界不斷新陳代謝”。

引言：

生命體中有81種元素，人體中氧約占65％，常量元素(含量超過0.01％)有氧、氫、碳、氮、硫、磷、氯、鉀、鈉、鈣、鎂等11種，它們共占人體總量的99.9％以上，其余70種為微量元素。

制作:張思敬等4“生命是蛋白質(zhì)存在的方式，這個方式的基本因素在于它和12.1生命活動的化學基礎

糖類由碳、氫、氧三種元素組成，可用通式Cn(H2O)m表示，故也稱為碳水化合物。糖類是植物通過光合作用由CO2和H2O轉(zhuǎn)變而成的：6CO2+6H2O+能量（太陽光）C6H12O6+6O2

生成的葡萄糖又進一步在植物體內(nèi)合成出巨大的糖類聚合物，如淀粉和纖維素等，使太陽光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能貯存起來。動物不能發(fā)生光合作用，但可通過攝取植物而得到糖類作為基礎營養(yǎng)。

12.1.1糖類——基礎營養(yǎng)的提供者葉綠素制作:張思敬等512.1生命活動的化學基礎糖類由碳、氫、氧三種食物碳水化合物的功能：●

主要的能量營養(yǎng)素?！窀淖兪澄锏纳?、香、味、型。●提供膳食纖維。●增強腸道功能、有利糞便排出?！窨刂企w重和減肥?！窨山档脱呛脱懝檀??！耦A防結(jié)腸癌的作用。

制作:張思敬等6食物碳水化合物的功能：制作:張思敬等612.1.2蛋白質(zhì)——特定功能的載荷者一、蛋白質(zhì)的功能

（1）是人體組織的構(gòu)成成分（2）具有各種重要的生理活性（3）供給人體能量

二、蛋白質(zhì)的組成

蛋白質(zhì)是α氨基酸的高聚物。氨基酸既含有氨基（—NH2）又含有羧基（—COOH），α氨基酸是氨基連接在羧基旁的第一個碳原子（又稱α碳原子）上的氨基酸，可用通式R—CH—COOH表示。

|NH2

制作:張思敬等712.1.2蛋白質(zhì)——特定功能的載荷者二、蛋白質(zhì)的組成

必需氨基酸(essentialaminoacid)是指人體不能合成或合成速度不能滿足機體需要，必須從食物中直接獲得的氨基酸。構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有20種。

必需氨基酸：異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸、纈氨酸。

條件必需氨基酸(conditionallyessentialaminoacid)：半胱氨酸和酪氨酸。

制作:張思敬等8必需氨基酸(essentialaminoacid氨基酸英文氨基酸英文必需氨基酸異亮氨酸亮氨酸賴氨酸蛋氨酸苯丙氨酸蘇氨酸色氨酸纈氨酸組氨酸*非必需氨基酸丙氨酸精氨酸

Isoleucine(Ile)Leucine(Leu)Lysine(Lys)Methionine(Met)Phenylalanine(Phe)Threonine(Thr)Tryptophan(Trp)Valine(Val)Histidine(His)

Alanine(Ala)Arginine(Arg)天門冬氨酸天門冬酰胺谷氨酸谷氨酰胺甘氨酸脯氨酸絲氨酸條件必需氨基酸半胱氨酸酪氨酸Asparticacid(Asp)Asparagine(Asn)Glutamicacid(Glu)Glutamine(Gln)Glycine(Gly)Proline(Pro)Serine(Ser)

Cysteine(Cys)Tyrosine(Tyr)*組氨酸為嬰兒必需氨基酸，成人需要量可能較少。摘自ModernNutritioninHealthandDisease，第9版，第14頁，1999年。

構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸

制作:張思敬等9氨基酸英文氨基酸英文必需氨基酸

天門冬氨酸As蛋白質(zhì)多肽鏈中的氨基酸組成和排列次序稱為蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。

蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈本身的折疊方式（卷曲狀、片層狀或球體等空間結(jié)構(gòu)）。具有二級結(jié)構(gòu)的多肽鏈上的羥基、烴基、巰基、游離的氨基、羧基等，相互借助于靜電引力、范德華力、氫鍵、二硫鍵的作用使分子鏈扭曲、折疊，形成蛋白質(zhì)特有的立體三級結(jié)構(gòu)。幾個具有一級、二級、三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈按特定方式集合在一起，形成蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。

各種蛋白質(zhì)的特定結(jié)構(gòu)決定其特定的生理功能。

三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

制作:張思敬等10蛋白質(zhì)多肽鏈中的氨基酸組成和排列次序稱為蛋白質(zhì)的一級四、蛋白質(zhì)催化反應

酶是一類由生物細胞產(chǎn)生的、以蛋白質(zhì)為主要成分的、具有催化活性的生物催化劑。酶催化反應也稱酶促反應。細胞內(nèi)的酶促反應常常是一環(huán)扣一環(huán)的。七八個酶促反應前后相連，完成一段相對獨立的代謝過程。新陳代謝是生命現(xiàn)象的基本特征。生物體內(nèi)復雜的代謝過程都包含許多化學反應，必須有各種不同的酶參與作用。

制作:張思敬等11四、蛋白質(zhì)催化反應制作:張思敬等1112.1.3核酸——遺傳密碼的攜帶者

核酸是遺傳信息的攜帶者與傳遞者。核酸的基本結(jié)構(gòu)單位是核苷酸。核酸分為核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）兩大類

生物體的遺傳特征就反映在DNA分子的結(jié)構(gòu)上，帶有遺傳信息的DNA片斷稱作基因。

DNA密碼即為特定的核苷酸排列順序，可通過DNA的復制由親代傳遞給子代。在后代的生長發(fā)育過程中，遺傳信息自DNA轉(zhuǎn)錄給RNA，然后翻譯成特異的蛋白質(zhì)，以執(zhí)行各種生命功能并表現(xiàn)出與親代相似的遺傳性狀。

制作:張思敬等1212.1.3核酸——遺傳密碼的攜帶者制作:張思敬等1212.1.4生物膜——生物體的“海關(guān)”

細胞是生命的基本結(jié)構(gòu)單位和功能單位。單細胞生物（如大腸桿菌和酵母）一個細胞就是一個生命個體。生物膜是生物體中具有特殊結(jié)構(gòu)和功能的選擇性通透膜，是細胞與其環(huán)境間的特殊屏障，旨在維持細胞的正常生命活動。生物膜具有能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)運送、信息識別與傳遞等重要功能。

制作:張思敬等1312.1.4生物膜——生物體的“海關(guān)”制作:張思敬等1312.2化學物質(zhì)與人類健康

12.2.1微量元素與人類健康

常量元素氧、碳、氫、氮、磷、、硫鈉、鉀、氯、鈣、鎂。微量元素★必需微量元素銅、鈷、鉻、鐵、氟、碘、錳、鉬、硒、鋅?！锟赡鼙匦栉⒘吭毓?、鎳、硼、釩。★有潛在毒性，但低劑量可能有功能作用的微量元素鉛、鎘、汞、砷、鋁、錫、鋰。制作:張思敬等1412.2化學物質(zhì)與人類健康常量元素制作:張思敬等14礦物質(zhì)的特點

★礦物質(zhì)在體內(nèi)不能合成，必須從食物和飲水中攝取★礦物質(zhì)在體內(nèi)分布極不均勻★礦物質(zhì)相互之間存在協(xié)同或拮抗作用★某些微量元素在體內(nèi)雖需要量很少，但因其生理劑量與中毒劑量范圍較窄，攝入過多易產(chǎn)生毒性作用礦物質(zhì)的生理功能

★構(gòu)成人體組織的重要成分★調(diào)節(jié)細胞膜的通透性★維持神經(jīng)和肌肉的興奮性★組成激素、維生素、蛋白質(zhì)和多種酶類的成分制作:張思敬等15礦物質(zhì)的特點制作:張思敬等15鈣(calcium)的生理功能★構(gòu)成骨骼和牙齒的成分★促進體內(nèi)酶的活動★維持神經(jīng)和肌肉的活動★其他功能參與血液凝固激素分泌維持體液體酸堿平衡調(diào)節(jié)細胞正常生理功能制作:張思敬等16鈣(calcium)的生理功能制作:張思敬等16鈣的吸收與代謝

鈣的吸收主要在小腸上端主動轉(zhuǎn)運吸收為主

影響腸內(nèi)鈣吸收的主要因素

草酸、植酸、磷酸、膳食纖維、脂肪酸、堿性藥物促進腸內(nèi)鈣吸收的因素

維生素D、某些氨基酸、乳糖、一些抗生素制作:張思敬等17鈣的吸收與代謝制作:張思敬等17鈣的供給量

成人適宜攝入量為1000mg/d。無明顯損害水平為1500mg/d?？赡褪茏罡邤z入量為2000mg/d。

不同人群鈣的適宜攝入量mg/d年齡鈣年齡鈣0～0.5～1～4～7～11～14～3004006008008001000100018～50～孕婦早期中期晚期乳母8001000

800100012001200制作:張思敬等18鈣的供給量不同人群鈣的適宜攝入量mg/d含鈣豐富的食物mg/100g食物含量食物含量食物含量蝦皮蝦米河蝦泥鰍紅螺河蚌鮮海參991555325299539306285苜蓿薺菜雪里蕻莧菜烏塌菜油菜苔黑芝麻713294230187186156780酸棗棘花生仁紫菜海帶(濕)黑木耳全脂牛乳粉酸奶435284264241247676118制作:張思敬等19含鈣豐富的食物mg/100g食物含量食物

含鐵較高的食物mg/100g

食物含量食物含量食物含量鴨血30.5雞血25.0沙雞24.8鴨肝23.1豬肝22.6蚌肉50.0蟶子33.6蛤蜊22.0刺蛄14.5發(fā)菜99.3紅蘑235.1冬菇10.5藕粉41.8黑芝麻22.7雞蛋黃粉10.6地衣(水浸)21.1冬菜11.4苜蓿9.7鐵的生理功能

★參與體內(nèi)氧的運送和組織呼吸過程★維持正常的造血功能★參與其他重要功能

制作:張思敬等20含鐵較高的食物m鋅的生理功能

★金屬酶的組成成分或酶的激活劑★促進生長發(fā)育★促進機體免疫功能★維持細胞膜結(jié)構(gòu)★合成味覺素★對皮膚和視力有保護作用制作:張思敬等21鋅的生理功能制作:張思敬等21含鋅較高的食物mg/100g

食物含量食物含量食物含量小麥胚粉花生油黑芝麻口蘑白菇雞蛋黃粉23.48.486.139.046.66山羊肉豬肝海蠣肉蟶干鮮扇貝10.425.7847.0513.6311.69鮮赤貝紅螺牡蠣蚌肉章魚11.5810.279.398.505.18制作:張思敬等22含鋅較高的食物mg/100g食物硒的生理功能

★作為谷胱甘肽過氧化物酶(glutathioneperoxidase，GSH-Px)的組成成分★保護心血管和心肌的健康★有毒重金屬的解毒作用★其他促進生長保護視覺抗腫瘤等制作:張思敬等23硒的生理功能制作:張思敬等23含硒較高的食物μg/100g

食物含量食物含量食物含量魚子醬海參牡蠣蛤蜊鮮淡菜鮮赤貝蟶子章魚203.09150.0086.6477.1057.7757.3555.1441.68青魚泥鰍黃鱔鱈魚豬腎豬肝(鹵煮)羊肉豬肉37.6935.3034.5624.8111.7728.7032.2011.97瘦牛肉干蘑菇小麥胚粉花豆(紫)白果豌豆扁豆甘肅軟梨10.5539.1865.2074.0614.5041.8032.008.43制作:張思敬等24含硒較高的食物μg/100g食物含12.2.2氧自由基與人體健康

自由基是指帶有未成對電子的分子、原子或離子。氧是絕大多數(shù)生物維持生命的必要條件。超氧負離子自由基（O2－·）、超氧酸自由基（HO2·）、羥基自由基（·OH）等氧自由基的化學性質(zhì)比氧分子更活潑，故氧自由基又稱為活性氧。

超氧化物歧化酶（英文縮寫SOD）可除去生物體內(nèi)過多的自由基。事實上，SOD的量在生物體內(nèi)起維持活性氧濃度平衡的作用制作:張思敬等2512.2.2氧自由基與人體健康自由基是指帶有未成

維生素(vitamin)是維持機體生命活動過程所必需的一類微量的低分子有機化合物。維生素的種類很多，化學結(jié)構(gòu)各不相同，在生理上既不是構(gòu)成各種組織的主要原料，也不是體內(nèi)的能量來源，然而它在能量產(chǎn)生的反應中以及調(diào)節(jié)機體物質(zhì)代謝過程中起著十分重要的作用。

命名

一是按發(fā)現(xiàn)的歷史順序，以英文字母順序命名，如維生素A、B、C、D、E等；二是按其生理功能命名，如抗壞血酸、抗干眼病維生素和抗凝血維生素等；三是按其化學結(jié)構(gòu)命名，如視黃醇、硫胺素和核黃素等。12.2.3維生素與人體健康制作:張思敬等26維生素(vitamin)是維持機體生命活動過程所必需脂溶性維生素的功能、缺乏癥狀和食物來源

維生素生理功能缺乏癥狀良好食物來源A視紫紅質(zhì)合成，上皮，神經(jīng)，骨骼生長，發(fā)育，免疫功能兒童：暗適應能力下降干眼病，角膜軟化成人：夜盲癥，干皮病動物肝臟，紅心甜薯，菠菜，胡蘿卜，胡桃蒲公英，南瓜，綠色菜類B調(diào)節(jié)骨代謝主要調(diào)節(jié)鈣代謝兒童：佝僂病成人：骨軟化癥在皮膚經(jīng)紫外線照射合成，強化奶E抗氧化嬰兒：貧血兒童和成人：神經(jīng)病變，肌病在食物中分布廣泛，菜籽油是主要來源K通過γ羧基谷氨酸殘基激活凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ兒童：新生兒出血性疾病成人：凝血障礙腸道細菌合成，綠葉蔬菜，大豆，動物肝臟制作:張思敬等27脂溶性維生素的功能、缺乏癥狀和食物來源維生素生理功能缺乏癥維生素生理功能缺乏癥狀良好食物來源B1(硫胺素)參與α-酮酸和2-酮糖氧化脫羧腳氣病，肌肉無力，厭食，心悸，心臟變大，水腫酵母，豬肉豆類，葵花籽油B2(核黃素)電子（氫）傳遞唇干裂，口角炎，畏光，舌炎，口咽部粘膜充血水腫動物肝臟，香腸，瘦肉，蘑菇奶酪，奶油，無脂牛奶，牡蠣B3(尼克酸)電子（氫）傳遞癩皮病：腹瀉，皮炎，癡呆或精神壓抑金槍魚，動物肝臟，雞胸脯肉，牛肉，比目魚，蘑菇泛酸酰基轉(zhuǎn)移反應缺乏很少見：嘔吐，疲乏，手腳麻木、刺痛在食物中廣泛分布，尤其在蛋黃、肝臟、腎臟、酵母含量高生物素CO2轉(zhuǎn)移反應羧化反應缺乏很少見：常由于攝入含大量抗生物素蛋白的生雞蛋所致,厭食，惡心消化道微生物合成；酵母，肝臟，腎臟B6(吡哆醇吡哆醛,吡哆胺)氨基轉(zhuǎn)移反應脫羧反應皮炎，舌炎，抽搐牛排，豆類，土豆，鮭魚，香蕉葉酸一碳單位轉(zhuǎn)移巨幼紅細胞性貧血，腹瀉，疲乏，抑郁，抽搐布魯氏酵母，菠菜，龍須菜蘿卜，大頭菜，綠葉菜類，豆類，動物肝臟B12(鈷胺素)甲基化高半胱氨酸為蛋氨酸轉(zhuǎn)化甲基丙二酰-CoA為琥珀酰-CoA巨幼紅細胞性貧血，外周神經(jīng)退化，皮膚過敏，舌炎肉類，魚類，貝殼家禽，奶類Vc(抗壞血酸)抗氧化，膠原合成中羥化酶的輔因子壞血病，胃口差，疲乏無力，傷口愈合遲，牙齦出血，毛細血管自發(fā)破裂木瓜，橙汁，甜瓜，草莓花椰菜，辣椒，柚子汁水溶性維生素的功能、缺乏癥狀和食物來源

制作:張思敬等28維生素生理功能缺乏癥狀良好食物來源B1參與α-酮酸和2-酮糖

維生素A(vitaminA)類是指含有視黃醇(retinal)結(jié)構(gòu)，并具有其生物活性的一大類物質(zhì)。◆已形成的維生素A(preformedvitaminA)，指在動物體內(nèi)具有視黃醇生物活性功能的類維生素A。視黃醇(retinal)、視黃醛(retinal)、視黃酸(retinoicacid)、視黃基酯(retinyleasters)◆維生素A原(provitaminA)復合物，某些有色植物含有類胡蘿卜素，其中一小部分可在小腸和肝細胞內(nèi)轉(zhuǎn)變成視黃醇和視黃醛，這些類胡蘿卜素統(tǒng)稱為維生素A原。

制作:張思敬等29維生素A(vitaminA)類是指含有視黃醇(re維生素A的食物來源：◆動物肝臟、魚肝油、魚卵、全奶、奶油、禽蛋等?！糁参镄允澄铮荷罹G色或紅黃色的蔬菜和水果。◆維生素A補充劑。α-胡蘿卜素(alpha-carotene)、β-胡蘿卜素(beta-carotene)β-隱黃素(beta-cryptoxanthin)、γ-胡蘿卜素(gamma-carotene)制作:張思敬等30維生素A的食物來源：α-胡蘿卜素(alpha-caroten

維生素D類是指含環(huán)戊氫烯菲環(huán)結(jié)構(gòu)、并具有鈣化醇生物活性的一大類物質(zhì)，以維生素D2(ergocalciferol，麥角鈣化醇)及維生素D3(cholecalciferol，膽鈣化醇)最為常見。

維生素D2是由酵母菌或麥角中的麥角固醇經(jīng)日光或紫外光照射后的產(chǎn)物，并且能被人體吸收。

維生素D3是由儲存于皮下的膽固醇的衍生物(7-脫氫膽固醇)，在紫外光照射下轉(zhuǎn)變而成的。制作:張思敬等31維生素D類是指含環(huán)戊氫烯菲環(huán)結(jié)構(gòu)、并具有鈣化醇生物活VD的生理功能

促進小腸鈣吸收轉(zhuǎn)運促進腎小管對鈣、磷的重吸收對骨細胞呈現(xiàn)多種作用通過維生素D內(nèi)分泌系統(tǒng)調(diào)節(jié)血鈣平衡調(diào)節(jié)細胞的分化、增殖和生長制作:張思敬等32VD的生理功能制作:張思敬等32VD缺乏癥

佝僂病、骨質(zhì)軟化癥、骨質(zhì)疏松癥、手足痙攣癥。VD過多癥

★食欲不振、體重減輕、惡心、嘔吐、腹瀉等?！镅邂}磷升高，發(fā)展成動脈、心肌、肺、腎、氣管等軟組織轉(zhuǎn)移性鈣化和腎結(jié)石?！飮乐氐木S生素D中毒可導致死亡。

VD食物來源

★曬太陽、紫外線燈預防性照射?！锖Ｋ~（如沙丁魚）、肝、蛋黃等動物性食品及魚肝油制劑。制作:張思敬等33VD缺乏癥VD食物來源制作:張思敬等33

維生素E類是指含苯并二氫吡喃結(jié)構(gòu)、具有α-生育酚生物活性的一類物質(zhì)。它包括8種化合物：四種生育酚，即α-T，β-T，γ-T，δ-T四種生育三烯酚，即α-TT，β-TT，γ-TT，δ-TTVE的生理功能★抗氧化作用★預防衰老★與動物的生殖功能和精子生成有關(guān)★調(diào)節(jié)血小板的粘附力和聚集作用★其它降低血漿膽固醇水平抑制腫瘤細胞的生長和增殖制作:張思敬等34維生素E類是指含苯并二氫吡喃結(jié)構(gòu)、具有α-生育酚生物

硫胺素(thiamine)，也稱維生素B1，其分子是由一個嘧啶結(jié)構(gòu)，通過一個亞甲基連接在一個噻唑環(huán)上所組成。

生理功能★焦磷酸硫胺素(TPP)是碳水化合物代謝中氧化脫羧酶的輔酶，參與三大營養(yǎng)素的分解代謝和產(chǎn)生能量?！镒鳛檗D(zhuǎn)酮醇酶的輔酶參與轉(zhuǎn)酮醇作用，在核酸合成和脂肪酸合成中起重要作用?！飬⑴c某些神經(jīng)遞質(zhì)的合成和代謝?！镎{(diào)控某些離子通道功能。硫胺素缺乏癥

各種腳氣病。硫胺素過量中毒頭痛、驚厥、心律失常等。制作:張思敬等35硫胺素(thiamine)，也稱維生素B1，其分子是

核黃素(riboflavin)又稱維生素B2，由異咯嗪加核糖醇側(cè)鏈組成。生理功能★參與體內(nèi)生物氧化與能量代謝?！飬⑴c維生素B6和煙酸的代謝?！飬⑴c體內(nèi)的抗氧化防御系統(tǒng)和藥物代謝。缺乏與過量

★缺乏表現(xiàn)為口角炎、唇炎、舌炎、眼部癥狀、皮炎?！镩L期缺乏可導致兒童生長遲緩，輕中度缺鐵性貧血?！镆话悴粫疬^量中毒。食物來源動物肝、腎、心、蛋黃、乳類、綠色蔬菜、豆類。制作:張思敬等36核黃素(riboflavin)又稱維生素B2，由異咯

煙酸(niacin)是具有煙酸生物活性的吡啶-3-羧酸衍生物的總稱。生理功能

★作為輔基參與脫氫酶的組成，在生物氧化還原反應中作為氫的受體和電子的供體。

★參與蛋白質(zhì)核糖基化過程，與DNA復制、修復和細胞分化有關(guān)。

★參與脂肪酸、膽固醇以及類固醇激素等的生物合成

★具有增強胰島素效能的作用。

★降低血脂，改善心血管功能。制作:張思敬等37煙酸(niacin)是具有煙酸生物活性的吡啶-3-羧煙酸缺乏引起癩皮病(pellagra)

典型癥狀為皮炎(dermatitis)、腹瀉(diarrhea)和癡呆(dementia)，又稱“三D”癥狀。初期癥狀體重減輕、失眠、頭痛等。繼而出現(xiàn)皮膚、消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)癥狀裸露皮膚及摩擦部位對稱性曬斑樣損傷慢性皮炎為皮膚變厚、脫屑、色素沉著楊梅舌、口腔粘膜潰瘍食欲不振、惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉失眠、乏力、抑郁、癡呆制作:張思敬等38煙酸缺乏引起癩皮病(pellagra)制作:張思敬等38

維生素B6稱吡哆醇，實際上為吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺三種衍生物。生理功能

★主要以磷酸吡哆醛的形式作為輔酶，參與氨基酸的合成