生命活动与化学课件

LifeActivity&ChemistryChapter12生命活动与化学第12章制作:张思敬等1Chapter12生命活动与化学第12章制作:张思敬等1

(3)了解基因工程及其意义。

(1)了解生命活动赖以生存的化学基础。

(2)了解化学物质与人体健康的关系。

本章教学要求制作:张思敬等2(3)了解基因工程及其意义。(1)本章内容12.1生命活动的化学基础12.2化学物质与人类健康制作:张思敬等3本章内容12.1生命活动的化学基础制作:张思敬等3

“生命是蛋白质存在的方式，这个方式的基本因素在于它和周围的外部自然界不断新陈代谢”。

引言：

生命体中有81种元素，人体中氧约占65％，常量元素(含量超过0.01％)有氧、氢、碳、氮、硫、磷、氯、钾、钠、钙、镁等11种，它们共占人体总量的99.9％以上，其余70种为微量元素。

制作:张思敬等4“生命是蛋白质存在的方式，这个方式的基本因素在于它和12.1生命活动的化学基础

糖类由碳、氢、氧三种元素组成，可用通式Cn(H2O)m表示，故也称为碳水化合物。糖类是植物通过光合作用由CO2和H2O转变而成的：6CO2+6H2O+能量（太阳光）C6H12O6+6O2

生成的葡萄糖又进一步在植物体内合成出巨大的糖类聚合物，如淀粉和纤维素等，使太阳光能转变为化学能贮存起来。动物不能发生光合作用，但可通过摄取植物而得到糖类作为基础营养。

12.1.1糖类——基础营养的提供者叶绿素制作:张思敬等512.1生命活动的化学基础糖类由碳、氢、氧三种食物碳水化合物的功能：●

主要的能量营养素。●改变食物的色、香、味、型。●提供膳食纤维。●增强肠道功能、有利粪便排出。●控制体重和减肥。●可降低血糖和血胆固醇。●预防结肠癌的作用。

制作:张思敬等6食物碳水化合物的功能：制作:张思敬等612.1.2蛋白质——特定功能的载荷者一、蛋白质的功能

（1）是人体组织的构成成分（2）具有各种重要的生理活性（3）供给人体能量

二、蛋白质的组成

蛋白质是α氨基酸的高聚物。氨基酸既含有氨基（—NH2）又含有羧基（—COOH），α氨基酸是氨基连接在羧基旁的第一个碳原子（又称α碳原子）上的氨基酸，可用通式R—CH—COOH表示。

|NH2

制作:张思敬等712.1.2蛋白质——特定功能的载荷者二、蛋白质的组成

必需氨基酸(essentialaminoacid)是指人体不能合成或合成速度不能满足机体需要，必须从食物中直接获得的氨基酸。构成人体蛋白质的氨基酸有20种。

必需氨基酸：异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸。

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

制作:张思敬等8必需氨基酸(essentialaminoacid氨基酸英文氨基酸英文必需氨基酸异亮氨酸亮氨酸赖氨酸蛋氨酸苯丙氨酸苏氨酸色氨酸缬氨酸组氨酸*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)天门冬氨酸天门冬酰胺谷氨酸谷氨酰胺甘氨酸脯氨酸丝氨酸条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)*组氨酸为婴儿必需氨基酸，成人需要量可能较少。摘自ModernNutritioninHealthandDisease，第9版，第14页，1999年。

构成人体蛋白质的氨基酸

制作:张思敬等9氨基酸英文氨基酸英文必需氨基酸

天门冬氨酸As蛋白质多肽链中的氨基酸组成和排列次序称为蛋白质的一级结构。

蛋白质的二级结构是指蛋白质多肽链本身的折叠方式（卷曲状、片层状或球体等空间结构）。具有二级结构的多肽链上的羟基、烃基、巯基、游离的氨基、羧基等，相互借助于静电引力、范德华力、氢键、二硫键的作用使分子链扭曲、折叠，形成蛋白质特有的立体三级结构。几个具有一级、二级、三级结构的多肽链按特定方式集合在一起，形成蛋白质的四级结构。

各种蛋白质的特定结构决定其特定的生理功能。

三、蛋白质的结构

制作:张思敬等10蛋白质多肽链中的氨基酸组成和排列次序称为蛋白质的一级四、蛋白质催化反应

酶是一类由生物细胞产生的、以蛋白质为主要成分的、具有催化活性的生物催化剂。酶催化反应也称酶促反应。细胞内的酶促反应常常是一环扣一环的。七八个酶促反应前后相连，完成一段相对独立的代谢过程。新陈代谢是生命现象的基本特征。生物体内复杂的代谢过程都包含许多化学反应，必须有各种不同的酶参与作用。

制作:张思敬等11四、蛋白质催化反应制作:张思敬等1112.1.3核酸——遗传密码的携带者

核酸是遗传信息的携带者与传递者。核酸的基本结构单位是核苷酸。核酸分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）两大类

生物体的遗传特征就反映在DNA分子的结构上，带有遗传信息的DNA片断称作基因。

DNA密码即为特定的核苷酸排列顺序，可通过DNA的复制由亲代传递给子代。在后代的生长发育过程中，遗传信息自DNA转录给RNA，然后翻译成特异的蛋白质，以执行各种生命功能并表现出与亲代相似的遗传性状。

制作:张思敬等1212.1.3核酸——遗传密码的携带者制作:张思敬等1212.1.4生物膜——生物体的“海关”

细胞是生命的基本结构单位和功能单位。单细胞生物（如大肠杆菌和酵母）一个细胞就是一个生命个体。生物膜是生物体中具有特殊结构和功能的选择性通透膜，是细胞与其环境间的特殊屏障，旨在维持细胞的正常生命活动。生物膜具有能量转换、物质运送、信息识别与传递等重要功能。

制作:张思敬等1312.1.4生物膜——生物体的“海关”制作:张思敬等1312.2化学物质与人类健康

12.2.1微量元素与人类健康

常量元素氧、碳、氢、氮、磷、、硫钠、钾、氯、钙、镁。微量元素★必需微量元素铜、钴、铬、铁、氟、碘、锰、钼、硒、锌。★可能必需微量元素硅、镍、硼、钒。★有潜在毒性，但低剂量可能有功能作用的微量元素铅、镉、汞、砷、铝、锡、锂。制作:张思敬等1412.2化学物质与人类健康常量元素制作:张思敬等14矿物质的特点

★矿物质在体内不能合成，必须从食物和饮水中摄取★矿物质在体内分布极不均匀★矿物质相互之间存在协同或拮抗作用★某些微量元素在体内虽需要量很少，但因其生理剂量与中毒剂量范围较窄，摄入过多易产生毒性作用矿物质的生理功能

★构成人体组织的重要成分★调节细胞膜的通透性★维持神经和肌肉的兴奋性★组成激素、维生素、蛋白质和多种酶类的成分制作:张思敬等15矿物质的特点制作:张思敬等15钙(calcium)的生理功能★构成骨骼和牙齿的成分★促进体内酶的活动★维持神经和肌肉的活动★其他功能参与血液凝固激素分泌维持体液体酸碱平衡调节细胞正常生理功能制作:张思敬等16钙(calcium)的生理功能制作:张思敬等16钙的吸收与代谢

钙的吸收主要在小肠上端主动转运吸收为主

影响肠内钙吸收的主要因素

草酸、植酸、磷酸、膳食纤维、脂肪酸、碱性药物促进肠内钙吸收的因素

维生素D、某些氨基酸、乳糖、一些抗生素制作:张思敬等17钙的吸收与代谢制作:张思敬等17钙的供给量

成人适宜摄入量为1000mg/d。无明显损害水平为1500mg/d。可耐受最高摄入量为2000mg/d。

不同人群钙的适宜摄入量mg/d年龄钙年龄钙0～0.5～1～4～7～11～14～3004006008008001000100018～50～孕妇早期中期晚期乳母8001000

800100012001200制作:张思敬等18钙的供给量不同人群钙的适宜摄入量mg/d含钙丰富的食物mg/100g食物含量食物含量食物含量虾皮虾米河虾泥鳅红螺河蚌鲜海参991555325299539306285苜蓿荠菜雪里蕻苋菜乌塌菜油菜苔黑芝麻713294230187186156780酸枣棘花生仁紫菜海带(湿)黑木耳全脂牛乳粉酸奶435284264241247676118制作:张思敬等19含钙丰富的食物mg/100g食物含量食物

含铁较高的食物mg/100g

食物含量食物含量食物含量鸭血30.5鸡血25.0沙鸡24.8鸭肝23.1猪肝22.6蚌肉50.0蛏子33.6蛤蜊22.0刺蛄14.5发菜99.3红蘑235.1冬菇10.5藕粉41.8黑芝麻22.7鸡蛋黄粉10.6地衣(水浸)21.1冬菜11.4苜蓿9.7铁的生理功能

★参与体内氧的运送和组织呼吸过程★维持正常的造血功能★参与其他重要功能

制作:张思敬等20含铁较高的食物m锌的生理功能

★金属酶的组成成分或酶的激活剂★促进生长发育★促进机体免疫功能★维持细胞膜结构★合成味觉素★对皮肤和视力有保护作用制作:张思敬等21锌的生理功能制作:张思敬等21含锌较高的食物mg/100g

食物含量食物含量食物含量小麦胚粉花生油黑芝麻口蘑白菇鸡蛋黄粉23.48.486.139.046.66山羊肉猪肝海蛎肉蛏干鲜扇贝10.425.7847.0513.6311.69鲜赤贝红螺牡蛎蚌肉章鱼11.5810.279.398.505.18制作:张思敬等22含锌较高的食物mg/100g食物硒的生理功能

★作为谷胱甘肽过氧化物酶(glutathioneperoxidase，GSH-Px)的组成成分★保护心血管和心肌的健康★有毒重金属的解毒作用★其他促进生长保护视觉抗肿瘤等制作:张思敬等23硒的生理功能制作:张思敬等23含硒较高的食物μg/100g

食物含量食物含量食物含量鱼子酱海参牡蛎蛤蜊鲜淡菜鲜赤贝蛏子章鱼203.09150.0086.6477.1057.7757.3555.1441.68青鱼泥鳅黄鳝鳕鱼猪肾猪肝(卤煮)羊肉猪肉37.6935.3034.5624.8111.7728.7032.2011.97瘦牛肉干蘑菇小麦胚粉花豆(紫)白果豌豆扁豆甘肃软梨10.5539.1865.2074.0614.5041.8032.008.43制作:张思敬等24含硒较高的食物μg/100g食物含12.2.2氧自由基与人体健康

自由基是指带有未成对电子的分子、原子或离子。氧是绝大多数生物维持生命的必要条件。超氧负离子自由基（O2－·）、超氧酸自由基（HO2·）、羟基自由基（·OH）等氧自由基的化学性质比氧分子更活泼，故氧自由基又称为活性氧。

超氧化物歧化酶（英文缩写SOD）可除去生物体内过多的自由基。事实上，SOD的量在生物体内起维持活性氧浓度平衡的作用制作:张思敬等2512.2.2氧自由基与人体健康自由基是指带有未成

维生素(vitamin)是维持机体生命活动过程所必需的一类微量的低分子有机化合物。维生素的种类很多，化学结构各不相同，在生理上既不是构成各种组织的主要原料，也不是体内的能量来源，然而它在能量产生的反应中以及调节机体物质代谢过程中起着十分重要的作用。

命名

一是按发现的历史顺序，以英文字母顺序命名，如维生素A、B、C、D、E等；二是按其生理功能命名，如抗坏血酸、抗干眼病维生素和抗凝血维生素等；三是按其化学结构命名，如视黄醇、硫胺素和核黄素等。12.2.3维生素与人体健康制作:张思敬等26维生素(vitamin)是维持机体生命活动过程所必需脂溶性维生素的功能、缺乏症状和食物来源

维生素生理功能缺乏症状良好食物来源A视紫红质合成，上皮，神经，骨骼生长，发育，免疫功能儿童：暗适应能力下降干眼病，角膜软化成人：夜盲症，干皮病动物肝脏，红心甜薯，菠菜，胡萝卜，胡桃蒲公英，南瓜，绿色菜类B调节骨代谢主要调节钙代谢儿童：佝偻病成人：骨软化症在皮肤经紫外线照射合成，强化奶E抗氧化婴儿：贫血儿童和成人：神经病变，肌病在食物中分布广泛，菜籽油是主要来源K通过γ羧基谷氨酸残基激活凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ儿童：新生儿出血性疾病成人：凝血障碍肠道细菌合成，绿叶蔬菜，大豆，动物肝脏制作:张思敬等27脂溶性维生素的功能、缺乏症状和食物来源维生素生理功能缺乏症维生素生理功能缺乏症状良好食物来源B1(硫胺素)参与α-酮酸和2-酮糖氧化脱羧脚气病，肌肉无力，厌食，心悸，心脏变大，水肿酵母，猪肉豆类，葵花籽油B2(核黄素)电子（氢）传递唇干裂，口角炎，畏光，舌炎，口咽部粘膜充血水肿动物肝脏，香肠，瘦肉，蘑菇奶酪，奶油，无脂牛奶，牡蛎B3(尼克酸)电子（氢）传递癞皮病：腹泻，皮炎，痴呆或精神压抑金枪鱼，动物肝脏，鸡胸脯肉，牛肉，比目鱼，蘑菇泛酸酰基转移反应缺乏很少见：呕吐，疲乏，手脚麻木、刺痛在食物中广泛分布，尤其在蛋黄、肝脏、肾脏、酵母含量高生物素CO2转移反应羧化反应缺乏很少见：常由于摄入含大量抗生物素蛋白的生鸡蛋所致,厌食，恶心消化道微生物合成；酵母，肝脏，肾脏B6(吡哆醇吡哆醛,吡哆胺)氨基转移反应脱羧反应皮炎，舌炎，抽搐牛排，豆类，土豆，鲑鱼，香蕉叶酸一碳单位转移巨幼红细胞性贫血，腹泻，疲乏，抑郁，抽搐布鲁氏酵母，菠菜，龙须菜萝卜，大头菜，绿叶菜类，豆类，动物肝脏B12(钴胺素)甲基化高半胱氨酸为蛋氨酸转化甲基丙二酰-CoA为琥珀酰-CoA巨幼红细胞性贫血，外周神经退化，皮肤过敏，舌炎肉类，鱼类，贝壳家禽，奶类Vc(抗坏血酸)抗氧化，胶原合成中羟化酶的辅因子坏血病，胃口差，疲乏无力，伤口愈合迟，牙龈出血，毛细血管自发破裂木瓜，橙汁，甜瓜，草莓花椰菜，辣椒，柚子汁水溶性维生素的功能、缺乏症状和食物来源

制作:张思敬等28维生素生理功能缺乏症状良好食物来源B1参与α-酮酸和2-酮糖

维生素A(vitaminA)类是指含有视黄醇(retinal)结构，并具有其生物活性的一大类物质。◆已形成的维生素A(preformedvitaminA)，指在动物体内具有视黄醇生物活性功能的类维生素A。视黄醇(retinal)、视黄醛(retinal)、视黄酸(retinoicacid)、视黄基酯(retinyleasters)◆维生素A原(provitaminA)复合物，某些有色植物含有类胡萝卜素，其中一小部分可在小肠和肝细胞内转变成视黄醇和视黄醛，这些类胡萝卜素统称为维生素A原。

制作:张思敬等29维生素A(vitaminA)类是指含有视黄醇(re维生素A的食物来源：◆动物肝脏、鱼肝油、鱼卵、全奶、奶油、禽蛋等。◆植物性食物：深绿色或红黄色的蔬菜和水果。◆维生素A补充剂。α-胡萝卜素(alpha-carotene)、β-胡萝卜素(beta-carotene)β-隐黄素(beta-cryptoxanthin)、γ-胡萝卜素(gamma-carotene)制作:张思敬等30维生素A的食物来源：α-胡萝卜素(alpha-caroten

维生素D类是指含环戊氢烯菲环结构、并具有钙化醇生物活性的一大类物质，以维生素D2(ergocalciferol，麦角钙化醇)及维生素D3(cholecalciferol，胆钙化醇)最为常见。

维生素D2是由酵母菌或麦角中的麦角固醇经日光或紫外光照射后的产物，并且能被人体吸收。

维生素D3是由储存于皮下的胆固醇的衍生物(7-脱氢胆固醇)，在紫外光照射下转变而成的。制作:张思敬等31维生素D类是指含环戊氢烯菲环结构、并具有钙化醇生物活VD的生理功能

促进小肠钙吸收转运促进肾小管对钙、磷的重吸收对骨细胞呈现多种作用通过维生素D内分泌系统调节血钙平衡调节细胞的分化、增殖和生长制作:张思敬等32VD的生理功能制作:张思敬等32VD缺乏症

佝偻病、骨质软化症、骨质疏松症、手足痉挛症。VD过多症

★食欲不振、体重减轻、恶心、呕吐、腹泻等。★血清钙磷升高，发展成动脉、心肌、肺、肾、气管等软组织转移性钙化和肾结石。★严重的维生素D中毒可导致死亡。

VD食物来源

★晒太阳、紫外线灯预防性照射。★海水鱼（如沙丁鱼）、肝、蛋黄等动物性食品及鱼肝油制剂。制作:张思敬等33VD缺乏症VD食物来源制作:张思敬等33

维生素E类是指含苯并二氢吡喃结构、具有α-生育酚生物活性的一类物质。它包括8种化合物：四种生育酚，即α-T，β-T，γ-T，δ-T四种生育三烯酚，即α-TT，β-TT，γ-TT，δ-TTVE的生理功能★抗氧化作用★预防衰老★与动物的生殖功能和精子生成有关★调节血小板的粘附力和聚集作用★其它降低血浆胆固醇水平抑制肿瘤细胞的生长和增殖制作:张思敬等34维生素E类是指含苯并二氢吡喃结构、具有α-生育酚生物

硫胺素(thiamine)，也称维生素B1，其分子是由一个嘧啶结构，通过一个亚甲基连接在一个噻唑环上所组成。

生理功能★焦磷酸硫胺素(TPP)是碳水化合物代谢中氧化脱羧酶的辅酶，参与三大营养素的分解代谢和产生能量。★作为转酮醇酶的辅酶参与转酮醇作用，在核酸合成和脂肪酸合成中起重要作用。★参与某些神经递质的合成和代谢。★调控某些离子通道功能。硫胺素缺乏症

各种脚气病。硫胺素过量中毒头痛、惊厥、心律失常等。制作:张思敬等35硫胺素(thiamine)，也称维生素B1，其分子是

核黄素(riboflavin)又称维生素B2，由异咯嗪加核糖醇侧链组成。生理功能★参与体内生物氧化与能量代谢。★参与维生素B6和烟酸的代谢。★参与体内的抗氧化防御系统和药物代谢。缺乏与过量

★缺乏表现为口角炎、唇炎、舌炎、眼部症状、皮炎。★长期缺乏可导致儿童生长迟缓，轻中度缺铁性贫血。★一般不会引起过量中毒。食物来源动物肝、肾、心、蛋黄、乳类、绿色蔬菜、豆类。制作:张思敬等36核黄素(riboflavin)又称维生素B2，由异咯

烟酸(niacin)是具有烟酸生物活性的吡啶-3-羧酸衍生物的总称。生理功能

★作为辅基参与脱氢酶的组成，在生物氧化还原反应中作为氢的受体和电子的供体。

★参与蛋白质核糖基化过程，与DNA复制、修复和细胞分化有关。

★参与脂肪酸、胆固醇以及类固醇激素等的生物合成

★具有增强胰岛素效能的作用。

★降低血脂，改善心血管功能。制作:张思敬等37烟酸(niacin)是具有烟酸生物活性的吡啶-3-羧烟酸缺乏引起癞皮病(pellagra)

典型症状为皮炎(dermatitis)、腹泻(diarrhea)和痴呆(dementia)，又称“三D”症状。初期症状体重减轻、失眠、头痛等。继而出现皮肤、消化系统、神经系统症状裸露皮肤及摩擦部位对称性晒斑样损伤慢性皮炎为皮肤变厚、脱屑、色素沉着杨梅舌、口腔粘膜溃疡食欲不振、恶心、呕吐、腹痛、腹泻失眠、乏力、抑郁、痴呆制作:张思敬等38烟酸缺乏引起癞皮病(pellagra)制作:张思敬等38

维生素B6称吡哆醇，实际上为吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺三种衍生物。生理功能

★主要以磷酸吡哆醛的形式作为辅酶，参与氨基酸的合成