生物的新陈代谢之一生命的基本化学组成

1、2008年度诺贝尔生理医学奖 2008年诺贝尔生理学或医学奖授予德国科学家哈拉尔德楚尔豪森（右）及两名法国科学家弗朗索瓦丝巴尔西诺西（左）和吕克蒙塔尼（中） 1 德国人哈拉尔德楚尔豪森在上世纪70年代开始的研究中发现导致宫颈癌的HPV（人乳头状瘤病毒）,为宫颈癌疫苗的诞生奠定了基础。法国人弗朗索瓦丝巴尔西诺西和吕克蒙塔尼在上世纪80年代发现了艾滋病病毒,1983年5月, 他们的论文发表在美国著名学术期刊科学上。使医学界找到了确诊艾滋病病毒感染的办法,延缓了这种病毒的传播。2第四章 生物的新陈代谢 第一节 生命的基本化学组成 第二节 能量与代谢 第三节 细胞呼吸 第四节 光合作用3第一节 生命的

2、基本化学组成一、生命所需的基本元素二、分子和化学键三、水和无机盐四、生物体的有机分子组成第四章 生物的新陈代谢4一、生命所需的基本元素人体神奇之躯由哪些元素组成? 自然界共有100多种元素，生物体中约有30多种： 常量元素: 11种，重量百分比99.9% C、H、O、N、S、P 97.6% Ca 、Na 、K、Cl、Mg 2.4%，维持渗透压酸碱平衡 常量元素 O C H N Ca P K S Na Cl Mg重量百分比 65.0 18.5 9.5 3.3 1.5 1.0 0.4 0.3 0.2 0.2 0.15微量元素:14种，重量百分比0.01%Ni Cr Cu Co F I Fe Mn

3、Mo Se Si Sn V ZnFe与血红蛋白（铁是血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素酶类以及多种氧化酶的组成成分，缺铁性贫血）；I与甲状腺素（甲亢、克汀病、不育）；Zn、Mn 是70多种酶的必要成分；Se（硒）与克山病（一种地区流行的原发性心肌病，于1935年在黑龙江省克山县首次发现）；Cu与儿茶酚；Cr与糖代谢。6 成年人缺碘造成地方性甲状腺肿，幼儿缺碘得的是呆小症，又叫克汀病，这样的孩子不仅矮小，还有严重的智力障碍 。 甲亢是甲状腺机能亢进症的简称，系指由多种原因导致甲状腺功能增强，甲状腺肿大是甲状腺功能亢进（ 简称甲亢）的一个特征 。7二、分子和化学键1.分子（是保持物质化学性质最小的粒子）

4、2.化合物（由两种或两种以上元素构成的纯净物）3.共价键非极性共价键：H2，O2，CH4极性共价键： H2O4.离子键 5.弱键氢键范德瓦尔作用力疏水作用 8(一) 水的特性 1.水是强极性分子 2.水的比热容大 3.水的蒸发热大 4.水是良好的溶剂 5.水直接参与代谢过程的许多反应三、水和无机盐9 1.水是强极性分子 每个分子可与4个相邻分子形成氢键。102.水的比热容大能吸收较多热量而本身温度升高不多的高热容量,是酒精或油的2倍，铝的4倍，铁的10倍对环境温度的变化有巨大的调节力：稳定大气温度稳定海洋温度113.水的蒸发热大 蒸发时所需的汽化热大 使地球有丰富的液态水 使生物避免过热，稳定

5、体温 水是自然界中唯一的能够在地球的平常温度内 以固态、液态和气态三种状态出现的物质。 在25度下，强磁场能使水结冰12水的三态共存奇观13水的结冰和膨胀14 4.水是良好的溶剂 活细胞内 pH 7, H+ 和 OH-影响细胞分子的结构和功能. pH pH胃液 1.6 唾液 6.6柠檬汁 2 纯水 7.0醋,wine 3 海水 8番茄汁 4 抗胃酸药 9雨水 5.6 氨清洁剂 11155.水直接参与代谢过程的许多反应（水解，氧化还原反应，光合作用）16(二) 无机盐1.存在状态 Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, HPO42-, HCO3- 等以离子状态存在2.作用 调节细胞渗

6、透压 缓冲作用,维持细胞pH 酶的激活剂 合成分子的原料17 3.酸雨正常雨pH 5.6酸雨 pH 5.6什么引起酸雨？酸雨对环境的影响？如何解决？18酸雨 1872年英国科学家史密斯发现伦敦雨水呈酸性，首次提出“酸雨”这一专有名词。现在，世界上形成了欧洲、北美和中国三大酸雨区。 纯粹的雨水是中性的。酸雨则因雨水中溶解了大气中的二氧化硫等酸性气体，表现出明显的酸性。酸雨的“同胞兄弟”：酸雪和酸雾。 煤中含有的硫，在燃烧中转变为酸性气体二氧化硫；燃烧产生的高温还使空气中的氧气与氮气化合，形成硝酸类气体。它们在高空中不断积累，并为雨雪冲刷，溶解，最终形成酸雨。 19酸 雨 除酸性排放物，大气尘埃可

7、能是造成酸雨的另一原因。另外碱排放也有所下降（碳酸钙和碳酸镁等) 酸雨被称为“天堂的眼泪”，“空中的死神”, 具有很大的破坏力。它会使土壤的酸性增强，导致大量农作物与牧草枯死；它会破坏森林生态系统，使林木生长缓慢，森林大面积死亡；它还使河湖水酸化，微生物和以微生物为食的鱼虾大量死亡，成为“死河”、“死湖”。酸雨还会渗入地下，致使地下水长时期不能利用。20 酸雨还会对桥梁楼屋、船舶车辆、输电线路、铁路轨道、机电设备等造成严重侵蚀。据专家介绍，古希腊、罗马的文物遗迹风化加剧，罪魁祸首便是酸雨。在美国东部，约3500栋历史建筑和万座纪念碑受到酸雨损害。 酸雨、尤其是酸雾会对人体健康造成严重危害。它的

8、微粒可以侵入肺的深层组织，引起肺水肿、肺硬化甚至癌变。据调查，仅在1980年，英国和加拿大因酸雨污染而导致死亡的就有1500人。 21 我国是一个以煤炭为主要能源的国家，每年都要排放大量的二氧化硫，最终形成面积惊人的酸雨区（1/3)。目前，我国酸雨主要分布地区是长江以南的四川盆地、贵州、湖南、湖北、江西，以及沿海的福建、广东等省，占我国国土面积的30。另外，我国还出现了大片的pH值小于4.5的重酸雨区（有的甚至小于0.4），说明我国酸雨污染程度比欧洲和北美都要严重。22 据环保专家估计，1995年，我国“两控区”内因酸雨和二氧化硫污染造成的损失已达1100亿元，占当年GDP的。1998年，仅西

9、南地区由于酸雨造成森林生产力下降，共减少木材630万立方米，相当于损失30亿元。在广东，酸雨每年造成的损失达40亿元。 2000-2002年，“两控区”二氧化硫排放总量从1316.4万吨减少到1148.8万吨；全国二氧化硫排放量从1995万吨减少到1926.6万吨，形势喜人。 但2003年全国煤炭消费量陡增到15.8亿吨，导致“两控区”和全国二氧化硫排放量分别上升到1330万吨和2220万吨左右，比2002年约增加181万吨和293万吨。 宁波太极环保设备有限公司最近研发的DS工业烟气治理技术的核心技术装置，应用于国内10多家企业，实现工业烟气“零污染”每年减少排放二氧化硫2万吨，挽回损失4亿

10、元。23四、 生物体的有机分子组成 (一) 蛋白质 (Proteins) (二) 核酸 (Nucleic Acids) (三) 糖类（Saccharides） (四) 脂类（Lipid)24蛋白质-是细胞最重要的结构成分并参与所有的 生命活动蛋白质肌肉运动 酶代谢运输小分子、离子 血红蛋白遗传信息控制、膜通透性、记忆识别等抗体、干扰素 免疫系统(一) 蛋白质 (Proteins)25蛋白质的氨基酸组成含N大分子、分子量大，结构复杂，酸碱或蛋白酶处理（彻底水解）得终产物：氨基酸氨基酸是蛋白质的基本组成单位。自然界的有180多种，参与蛋白质合成的仅20种。氨基酸通式图如下：差别在R基团的不同（L氨

11、基酸）26氨基酸的分类 不带电荷 Ser Thr Asn Gln Met Sys 极 性 带负电荷 Asp Glu根据侧链R基的不同 带正电荷 His Lys Arg 非极性肽氨基酸通过肽键连成多肽。肽键27蛋白质的结构与形状肽键：一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基脱水 缩合形成。肽链的两端有不同结构和性质。氨基端一带有游离氨基的一端； 羧基端一带有游离羧基的一端； 28 一级结构 蛋白质分子中氨基酸残基的排列顺序二级结构 蛋白质多肽链本身的折叠和盘绕方式螺旋，折叠, 转蛋白质结构29三级结构 在二级结构的基础上，蛋白质分子进一步折叠盘绕，使得整个分子呈现一定的空间形态，分子内部各氨基酸残基之间，各段二级结构模块之间形成一定的空间布局关系。四级结构 几条链之间的空间布局，形成特定格局。结构域（domain) 、特征序列(motif)：含若干二级结构，与蛋白质功能有关。PAX-6：HD，PD30蛋白质一级结构31蛋白质二级结构3.632蛋白质三级结构33蛋白质四级结构34蛋白质的结构一级结构 二级结构 三级结构四级结构螺旋折叠35一级结构为化学结构二、三、四级结构为高级结构（空间结构）36蛋白质的高级结构及其生物学功能 -转录调控蛋白Helix-loop-helix(HLH)Leucine-zip