生命的基本物质

生命的基本物质第1页，共81页，2023年，2月20日，星期六地球上的生物种类繁多、形态与结构千差万别，但各种生物的化学组成基本相同，代谢过程相似。生命活动有共同的物质基础，然而又突现其特点，生命现象是比化学现象更高级的运动形式。第2页，共81页，2023年，2月20日，星期六哪些元素参与生物体的组成？

参与生物体组成的元素总共约二、三十种，主要包括C、H、O、N、P、S、Ca等，以上7种元素约占生物体的99.35%，其中C、H、O、N4种元素占96%。第一节生命的基本化学元素第3页，共81页，2023年，2月20日，星期六以人体为例，各种元素在人体中含量见表常量元素————在人体中含量较大。微量元素————在人体中含量很少。第4页，共81页，2023年，2月20日，星期六表人体元素成分常量元素微量元素第5页，共81页，2023年，2月20日，星期六生物体都是由蛋白质、核酸、脂类、糖、无机盐和水组成。哪一种分子含量最高？第二节构成生命的化合物不同的生物体，其分子组成也大体相同蛋白质、核酸、脂类和多糖是组成生物体最重要的生物大分子，水是生物体内所占比例最大的化学成分。第6页，共81页，2023年，2月20日，星期六一、无机化合物（一）水

水占生物体的60％以上的重量

地球上生命起源于水中，陆生生物体内细胞也生活在水环境中水的性质影响生命活动,如：溶解性质，酸碱度.细胞中的所有反应都是在水中进行的，如果无水，酶的活动便无法进行。水对生物体非常重要第7页，共81页，2023年，2月20日，星期六摄入（毫升）排出（毫升）食物带入1000尿液排出1500饮料和喝水1200粪便排出150代谢过程产生300呼吸时带走350皮肤蒸发500总计25002500人体每天摄入和排出的水量第8页，共81页，2023年，2月20日，星期六★无机盐约占人体重量的5%；★构成骨骼、牙齿等坚硬组织；在肌肉其他软组织也有许多无机盐与有机物相结合而存在。★无机盐作为可溶性盐存在于体液、消化液和血液中。★无机盐在食物中分布很广，一般指含量较多的钙、钠、钾、镁、磷、硫和氯等七种元素构成的盐。由于新陈代谢作用，每天有一定数量的无机盐从各种途径排出体外，因此每天必须从食物来补充。（二）无机盐第9页，共81页，2023年，2月20日，星期六体液中的主要无机盐有：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-、

HPO42-等，它们执行非常重要的生理功能：

a.直接参与生物大分子的形成，如PO43-是合成磷脂、核苷酸所必需的；Fe3+是细胞色素、血红蛋白的成分；b.维持细胞内的pH和渗透压，以保持细胞的正常生理活动;c.参与细胞的生命活动；d.作为酶反应的辅助因子。第10页，共81页，2023年，2月20日，星期六1、盐——生命的调味剂食盐的重要作用：★可维持细胞内外的电位平衡★调节血压和血流量★调节体内的酸碱平衡★钠离子与钾离子同时参与神经传导和肌肉收缩。★可通过调节内分泌腺的分泌，使血管收缩，使血压升高。第11页，共81页，2023年，2月20日，星期六摄取过量的盐是很危险的一次服用150克盐对人有致死作用。人体的体液是接近0.9%的盐溶液，这种浓度是恒定的。当摄入多量的食盐，就要有相应的水与之形成0.9%的盐浓度。因此吃了咸的东西要多喝水就是这个道理。吃盐太少造成的后果

影响生长，骨骼软化,全身乏力，疲倦，恶心，呕吐，食欲不振，嗜睡甚至昏迷，医学上称为低盐综合症。第12页，共81页，2023年，2月20日，星期六吃盐的多少与高血压病的发病率关系爱斯基摩人4克/日患高血压病发病率少日本北方居民20~35克/日，发病率40%。7克/日6.9%10克/日8.6%26克/日39%西藏某些地区吃盐多，发病率20%。广东省发病率3.5%，华北地区7.5%。第13页，共81页，2023年，2月20日，星期六吃多少盐为益？一个健康的成年人每人每天饮食中摄取的食盐应该不宜超过10克。人体对钠的安全摄入量为2.4~7.2克，而盐中含40%钠，即每日只能吃下6~18克食盐。WHO建议，每人每天应吃5克左右的食盐，一个四口之家，一个月一公斤盐就足够了。第14页，共81页，2023年，2月20日，星期六2、钙钙是组成骨骼和牙齿的主要无机物成分，是体内无机离子中存在最多的一种。一般成人体内含钙总量为1200克。其99%存在于骨骼和牙齿中，其余1%则存在于其他组织细胞的内外液中；虽然量少，但对正常生理起着重要的调节作用。第15页，共81页，2023年，2月20日，星期六（1）人每天需要摄入多少钙？

从粪、尿、汗中排出320~450mg

吸收率约40%320×100/40=800mg第16页，共81页，2023年，2月20日，星期六

人体每天需要补充钙的数量成人800mg婴儿（10个月）400mg幼儿（<3岁）600mg少年（<10岁）800mg青年（12~18岁）1000mg老年1200mg孕妇/哺乳1500mg第17页，共81页，2023年，2月20日，星期六婴、幼、少儿------佝偻病老年人------骨质疏松症上海地区骨质疏松症患者男20.1%女48.1%其中60岁以上男24.9%女75.5%缺钙引起的疾病第18页，共81页，2023年，2月20日，星期六食物中钙的来源以奶和奶制品最好，不但含量丰富，而且吸收率高，是婴幼儿、青少年和老年人最理想的钙源。蔬菜和豆类含钙也较多。连骨吃的小鱼、虾皮、食用骨粉及蛋壳粉都是补充钙的好材料。第19页，共81页，2023年，2月20日，星期六3、锌锌是人体含量最大的微量金属元素，达2~3克。它是生物体生长发育、营养生化代谢时所必须的重要微量元素之一，人体中有七十多种酶中含有锌：如与营养物质代谢有关的脱氢酶，与红细胞运送氧和二氧化碳功能有关的碳酸酐酶，与骨骼生长发育有关的碱性磷酸酶等。锌是一种可以从汗液和尿液中流失的元素。其中孕妇、乳母和成长中的儿童应多补充一些。第20页，共81页，2023年，2月20日，星期六第21页，共81页，2023年，2月20日，星期六富含锌的食物动物性食物含量高，植物性食物含量少，对于只吃素食的人来说，要警惕缺锌。动物肝脏、肌肉和骨骼中含锌最高，比其他组织多2~4倍。蛋黄、鱼、海带、羊肉、动物肝脏、肾脏，牡蛎、鲜虾、禽类、大豆、南瓜籽等。其中牡蛎含量最多，112毫克/100克。第22页，共81页，2023年，2月20日，星期六4、铁铁的生理功能：★以血红蛋白的形式参加体内氧的运输★以呼吸酶的形式催化生理氧化还原作用。成年人体内含铁约4~5克，其中72%存在于血红蛋白，3%存在于肌红蛋白内。铁缺乏不仅引起缺铁性贫血，同时会影响人体免疫功能，而且还会影响儿童智力的正常发育。成人平均每天排出1毫克铁，女子月经期每日排出2毫克。第23页，共81页，2023年，2月20日，星期六微量元素Fe氧的运送和酶的活性有关，缺少时，引起缺铁性贫血。Cu发生冠心病的主要原因，与酶的活性有关。Zn在青少年的发育生长，癌症等的发病和防治起有作用。Mo（钼）与酶的活性、食道癌的发病率和防治有关。I缺碘产生地方性甲状腺肿，幼儿发生呆小症，Mn（锰）与酶的活性有关。Co（钴）与酶的活性有关。青春期少女0.015mg/每日。V（钒）软体动物富有钒；鱼体含量较低。第24页，共81页，2023年，2月20日，星期六Zn（锌）在青少年的发育生长，癌症等的发病和防治起有作用。Ni（镍）植物中15－55ppm,人为0.1ppm；急性白血病.25μg/mlSn（锡）影响骨钙化速度；Si（硅）矽肺，Si浸润细胞。F（氟）与牙齿健康有关，缺氟产生龋齿；过多则斑齿和氟中毒。Se（硒）缺硒产生克山病，与肝功能，冠心病发病和防治有关.第25页，共81页，2023年，2月20日，星期六构成生物体的分子主要是有机物。糖蛋白质脂肪核酸二、有机化合物第26页，共81页，2023年，2月20日，星期六（一）糖类糖类是由C、H、O三种元素构成，习惯称为碳水化合物，是生物的能源物质。糖类广泛分布于动、植物体的各种组织细胞中。根据糖类水解的情况，可以分为单糖、双糖和多糖三大类。其中多糖属于生物大分子。在生物体内重要的单糖、双糖和多糖如下表所示：第27页，共81页，2023年，2月20日，星期六第28页，共81页，2023年，2月20日，星期六

1.单糖

多羟基醛或多羟基酮称为糖；单糖主要包括五碳糖和六碳糖.葡萄糖、果糖和半乳糖是六碳糖、核糖和脱氧核糖为五碳糖。单糖的生物功能：A、作为多糖的组成元件B、作为燃料C、组成寡糖参与细胞信号传递第29页，共81页，2023年，2月20日，星期六重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等2、二糖由两个单糖分子通过羟基失水缩聚而成麦芽糖由两分子葡萄糖单体脱水缩合形成蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合形成乳糖由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合而成第30页，共81页，2023年，2月20日，星期六重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等3、多糖由多个单糖分子缩聚而成第31页，共81页，2023年，2月20日，星期六糖类功能：主要释放能量，供机体本身的生命活动所需。在平衡渗透压(小分子单糖)、支撑植物体(纤维素与木质素构成)中起重要作用构成细菌细胞壁(由氨基酸和糖的多聚体--聚肽糖组成)的主要成分。第32页，共81页，2023年，2月20日，星期六脂类的组成和功能脂类是脂肪、磷脂、类固醇等类化合物的总称。脂类分子也含C、H、O3种元素，但H:O远大于2，有些脂含P和N，各种脂类分子的结构可以差异很大。脂类不溶于水，可溶于非极性溶剂。脂类是生物膜的主要成分；脂肪氧化时产生的能量大约是糖氧化时的二倍。生物表面的保护层/保持体温/生物活性物质。（二）脂类(lipids)化合物第33页，共81页，2023年，2月20日，星期六

中性脂肪(动物-fat)和油(植物-oil)由甘油醇和脂肪酸结合成的酯第34页，共81页，2023年，2月20日，星期六又称磷酸甘油脂细胞膜的主要结构成分有极性的头部和两条疏水的尾部

磷脂第35页，共81页，2023年，2月20日，星期六类固醇如胆固醇等脂类也是细胞膜的重要成分类固醇

血清中的胆固醇太多会促使形成动脉硬化和心脑血管疾病第36页，共81页，2023年，2月20日，星期六维生素第37页，共81页，2023年，2月20日，星期六维生素是生物生长和代谢所必需的具有复杂结构的有机物。它对人体的作用不同于糖类、蛋白质和脂肪，既不能给体内提供能量，也不是人体中主要组织的成分已知维生素有20多种，人和动物自身都不能合成维生素，必须从植物中摄取。摄入体内的维生素

第38页，共81页，2023年，2月20日，星期六维生素可以根据它们的溶解性分为水溶性和脂溶性两大类脂溶性维生素包括维生素A、D、E、K等。水溶性维生素包括B族维生素中的B1、B2、B6、B12以及维生素C、维生素L、维生素H、维生素PP、叶酸、泛酸、胆碱等缺少维生素对人体生长发育不利，多吃了个别的维生素也会影响健康。例如，长期过量服用维生素D，就会引发高血钙，使软组织硬化，容易产生疲乏、头痛、多尿等病症。

第39页，共81页，2023年，2月20日，星期六1.维生素A又称抗干眼醇，属于脂溶性维生素。维生素A的功能是维持眼睛在黑暗情况下的视力。缺乏维生素A时则患夜盲症。维生素A能促进儿童的正常生长发育，缺乏它时可引起生殖功能衰退，骨骼成长不良及生长发育受阻。维生素A还能维持上皮组织的健康，增加对传染病的抵抗力。长期缺乏维生素A，会引起皮肤、粘膜的上皮细胞萎缩、角质化或坏死。第40页，共81页，2023年，2月20日，星期六食品名称维生素A含量（国际单位/100g）食品名称维生素A含量（国际单位/100g）猪肝8700鸡蛋黄3500鸡肝50900鸭蛋1380鸭肝8900牛奶粉1400河蟹5960奶油2700鸡蛋1440鲜奶油830第41页，共81页，2023年，2月20日，星期六含β-胡萝卜素的胡萝卜、南瓜、苋菜、菠莱、韭菜等红、黄、绿色蔬菜和水果，也能保证足够用的维生素A。

第42页，共81页，2023年，2月20日，星期六2.维生素B1又称硫胺素或抗脚气病维生素。属于水溶性维生素，在酸性溶液中稳定，但在中性及碱性溶液中则容易分解。维生素Bl的主要功能是调节体内糖类的代谢。如果缺乏它，则依靠糖类代谢产生的能量来维持功能的神经系统首先受到影响，产生多发性神经炎、脚气病、下肢瘫痪、浮肿和心脏扩大等症状。此外，维生素Bl还能促进胃肠蠕动，增强消化功能，促进人体发育第43页，共81页，2023年，2月20日，星期六3.维生素C

又称抗坏血酸。1907年挪威化学家霍尔斯特在柠檬汁中发现。1934年才获得纯品，是无色晶体，属于水溶性维生素，易溶于水，水溶液呈酸性，所以称它为抗坏血酸。在酸性溶液中稳定，在中性或碱性溶液中易被氧化分解。铁、铜等金属离子能够加速其氧化速率。第44页，共81页，2023年，2月20日，星期六维生素C在人体内的主要功能是：

参加体内的氧化还原过程，促进人体的生长发育，增强人体对疾病的抵抗能力，促进细胞间质中胶原的形成，维持牙齿、骨骼、血管和肌肉的正常功能，增强肝脏的解毒能力。缺少时，牙龈出血、牙齿松动、骨骼脆弱、粘膜及皮下易出血、伤口不易愈合等症状

维生素C能阻止亚硝酸盐和仲胺在胃内结合成致癌物质——亚脱胺，从而减低癌的发病率第45页，共81页，2023年，2月20日，星期六注意以下几个问题。第一，因为维生素C易溶于水，新鲜蔬菜不要长时间在水中浸泡。应该先洗后切，以免维生素C受损失。第二，因为铜离子对维生素C的氧化分解有催化作用，所以在加工过程中应尽量避免使蔬菜跟铜器接触。第三，植物体内的维生素C往往跟维生素C酶同时存在。当维生素C酶与空气接触时，就会促进维生素C的氧化作用。当温度较高时，这种作用更强烈。本来维生素C受热时比较稳定，但在高温下也会因维生素C酶的作用而受到破坏。因此，在炒青菜时最好用急火快炒，这样短时间的高温，有利于保护维生素C不受破坏。第46页，共81页，2023年，2月20日，星期六（三）蛋白质蛋白质是人类及所有动物赖以生存的营养要素。蛋白质是生命最重要的物质基础，也是生命的表现。它存在于细胞、组织和分泌物中，成为液体（血液和奶）、半流动体（卵蛋白和肌肉）或各种不同硬度的半硬体（角质、指甲和头发）。人体内除水分外，蛋白质约占人体重量的一半。相当于占体重的17~18%。第47页，共81页，2023年，2月20日，星期六

结构蛋白伸缩蛋白贮存蛋白保护蛋白运输蛋白激素蛋白信号蛋白酶和辅酶蛋白质的主要种类和功能第48页，共81页，2023年，2月20日，星期六氨基酸结构的共同特点在于，在与羧基相连的碳原子（-碳原子）上都有一个氨基，另一个R基蛋白质是由20种氨基酸组成的生物大分子第49页，共81页，2023年，2月20日，星期六必需氨基酸：20种氨基酸中，有8种是人体不能合成的，只能从食物中获得，故称为必需氨基酸。分别是：苏氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、色氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸(蛋氨酸)、亮氨酸和异亮氨酸。必需氨基酸对人体来说，是重要的生活物质。因此在评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时，人们格外注重其中必需氨基酸的含量。

第50页，共81页，2023年，2月20日，星期六一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基脱水缩合，形成肽键并生成二肽化合物。不同数目的氨基酸以肽键顺序相连形成多肽，多肽形成蛋白质分子的亚单位第51页，共81页，2023年，2月20日，星期六蛋白质的特定构象即蛋白质的三维空间结构和形态，对于蛋白质的功能起决定性的作用。蛋白质变性（构象发生变化）使得其特定的功能便立即丧失。蛋白质结构与功能的关系第52页，共81页，2023年，2月20日，星期六 一级结构 二级结构三级结构四级结构蛋白质的空间结构第53页，共81页，2023年，2月20日，星期六二级结构肽链的主链在空间的走向α-螺旋β-折叠β-转角无规卷曲无序结构第54页，共81页，2023年，2月20日，星期六

α-螺旋第55页，共81页，2023年，2月20日，星期六多肽主链骨架围绕一个轴螺旋上升。α螺旋最为常见，每一圈3.6个残基，螺距0.54nm，残基高度0.15nm,螺旋半径0.23nm第56页，共81页，2023年，2月20日，星期六β-折叠平行β

-折叠反平行β

-折叠第57页，共81页，2023年，2月20日，星期六β折叠:较α螺旋伸展的构象，两条或多条肽链间互相以氢键连接起来的成片层状结构，平行或反平行两种类型。β转角：4个连续的aa残基组成，主链骨架以180返回折叠，第n个残基的羰基氧原子与n+3个残基上的亚氨基氢原子之间形成氢键。第58页，共81页，2023年，2月20日，星期六第59页，共81页，2023年，2月20日，星期六

蛋白质的四级结构是指各条肽链之间的位置和结构。所以，四级结构只存在于由两条肽链以上组成的蛋白质。

蛋白质的三级结构是指整条肽链盘绕折叠形成一定的空间结构形状。如纤维蛋白和球状蛋白。第60页，共81页，2023年，2月20日，星期六三级结构（tertiarystructure）在二级结构基础上的肽链再折叠形成的构象。球蛋白：α螺旋+不规则的不成α螺旋的部分，并折叠成球形。酶、蛋白质激素、抗体以及细胞质和细胞膜中的蛋白质。第61页，共81页，2023年，2月20日，星期六三级结构第62页，共81页，2023年，2月20日，星期六四级结构多亚基构成的寡聚蛋白结构均一寡聚蛋白 由相同亚基构成非均一寡聚蛋白 由不同亚基构成第63页，共81页，2023年，2月20日，星期六四级结构（quanternarystructure）组成蛋白质的多条肽链在天然构象空间上的排列方式，多以弱键互相连接。疏水力、氢键、盐键每条肽链本身具有一定的三级结构，就是蛋白质分子的亚基。第64页，共81页，2023年，2月20日，星期六一级结构二级结构三级结构四级结构α－螺旋β－折叠第65页，共81页，2023年，2月20日，星期六蛋白质长期摄入不足造成的后果更新快的组织细胞，由于蛋白质供应不足，将首先受到影响，如小肠粘膜及腺体不能及时更新，势必造成消化吸收不良，以至造成慢性腹泻。

蛋白质不足，使肝脏功能不能正常维持，其本身将受到损害。肌肉因蛋白质更新不足，不能维持正常结构，严重引起肌肉萎缩。免疫抗体不能正常合成，致使免疫力下降，对一些传染病的抵抗力下降。

胶原蛋白合成发生障碍，伤口不容易愈合。蛋白质营养不足，同时还会影响生殖机能。第66页，共81页，2023年，2月20日，星期六生命过程的催化剂

——酶酶的概念是一类具有生物催化活性的蛋白质分子，它可以提高反应速率。生物分子处于不断变化之中，很少反应没有酶参与酶的作用机理特异的结构与底物复合第67页，共81页，2023年，2月20日，星期六酶的作用特点只催化热力学允许的反应只加快反应速度,不改变反应平衡点对正逆反应催化作用相同降低反应活化能第68页，共81页，2023年，2月20日，星期六酶的催化特点反应条件温和高效专一多样催化活性受多因素影响第69页，共81页，2023年，2月20日，星期六

（四）核酸遗传信息的存储和传递者

★核酸贮存遗传信息，控制蛋白质的合成。★核酸包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),都是由许多顺序排列的核苷酸组成的大分子。★贮存遗传信息的特殊DNA片段称为基因，它编码蛋白质的氨基酸序列，从而决定蛋白质的功能。通过蛋白质的作用，DNA实际上控制着细胞和生物体的生命过程。★

DNA控制蛋白质的合成是通过RNA来实现的，即遗传信息由DNA转录到RNA，后者决定蛋白质的氨基酸序列。第70页