生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座

年度诺贝尔生理医学奖

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）

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德国人哈拉尔德·楚尔·豪森在上世纪70年代开始研究中发觉造成宫颈癌HPV（人乳头状瘤病毒）,为宫颈癌疫苗诞生奠定了基础。法国人弗朗索瓦丝·巴尔－西诺西和吕克·蒙塔尼在上世纪80年代发觉了艾滋病病毒,1983年5月,他们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方法,延缓了这种病毒传输。生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第2页第四章生物新陈代谢

第一节生命基本化学组成

第二节能量与代谢第三节细胞呼吸

第四节光合作用

生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第3页第一节生命基本化学组成一、生命所需基本元素二、分子和化学键三、水和无机盐四、生物体有机分子组成第四章生物新陈代谢生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第4页一、生命所需基本元素人体神奇之躯由哪些元素组成?自然界共有100各种元素，生物体中约有30各种：

常量元素:11种，重量百分比>99.9%

C、H、O、N、S、P97.6%

Ca、Na、K、Cl、Mg2.4%，维持渗透压酸碱平衡

常量元素

OCHNCaPKSNaClMg重量百分比65.018.59.53.31.51.00.40.30.20.20.1生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第5页微量元素:14种，重量百分比<0.01%NiCrCuCoFIFeMnMoSeSiSnVZnFe与血红蛋白（铁是血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素酶类以及各种氧化酶组成成份，缺铁性贫血）；I与甲状腺素（甲亢、克汀病、不育）；Zn、Mn是70各种酶必要成份；Se（硒）与克山病（一个地域流行原发性心肌病，于1935年在黑龙江省克山县首次发觉）；Cu与儿茶酚；Cr与糖代谢。生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第6页成年人缺碘造成地方性甲状腺肿，幼儿缺碘得是呆小症，又叫克汀病，这么孩子不但矮小，还有严重智力障碍。甲亢是甲状腺机能亢进症简称，系指由各种原因造成甲状腺功效增强，甲状腺肿大是甲状腺功效亢进（简称甲亢）一个特征。生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第7页二、分子和化学键1.分子（是保持物质化学性质最小粒子）2.化合物（由两种或两种以上元素组成纯净物）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生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第8页(一)水特征

1.水是强极性分子2.水比热容大3.水蒸发烧大4.水是良好溶剂

5.水直接参加代谢过程许多反应三、水和无机盐生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第9页

1.水是强极性分子每个分子可与4个相邻分子形成氢键。生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第10页2.水比热容大能吸收较多热量而本身温度升高不多高热容量,是酒精或油2倍，铝4倍，铁10倍对环境温度改变有巨大调整力：稳定大气温度稳定海洋温度生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第11页3.水蒸发烧大蒸发时所需汽化热大使地球有丰富液态水

使生物防止过热，稳定体温

水是自然界中唯一能够在地球日常温度内

以固态、液态和气态三种状态出现物质。

在25度下，强磁场能使水结冰生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第12页水三态共存奇观生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第13页水结冰和膨胀生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第14页

4.水是良好溶剂

活细胞内pH~7,[H+]和[OH-]影响细胞分子结构和功效.

pHpH胃液1.6唾液6.6柠檬汁2纯水7.0醋,wine3海水8番茄汁4抗胃酸药9雨水5.6氨清洁剂11生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第15页5.水直接参加代谢过程许多反应（水解，氧化还原反应，光合作用）生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第16页(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•调整细胞渗透压•缓冲作用,维持细胞pH•酶激活剂•合成份子原料生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第17页

3.酸雨正常雨pH~5.6酸雨pH<5.6什么引发酸雨？酸雨对环境影响？怎样处理？生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第18页酸雨1872年英国科学家史密斯发觉伦敦雨水呈酸性，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。纯粹雨水是中性。酸雨则因雨水中溶解了大气中二氧化硫等酸性气体，表现出显著酸性。酸雨“同胞弟兄”：酸雪和酸雾。

煤中含有１％硫，在燃烧中转变为酸性气体二氧化硫；燃烧产生高温还使空气中氧气与氮气化合，形成硝酸类气体。它们在高空中不停积累，并为雨雪冲刷，溶解，最终形成酸雨。生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第19页酸雨

除酸性排放物，大气尘埃可能是造成酸雨另一原因。另外碱排放也有所下降（碳酸钙和碳酸镁等)

酸雨被称为“天堂眼泪”，“空中死神”,含有很大破坏力。它会使土壤酸性增强，造成大量农作物与牧草枯死；它会破坏森林生态系统，使林木生长迟缓，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鱼虾大量死亡，成为“死河”、“死湖”。酸雨还会渗透地下，致使地下水长时期不能利用。生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第20页

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。据教授介绍，古希腊、罗马文物遗址风化加剧，罪魁祸首便是酸雨。在美国东部，约3500栋历史建筑和１万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。它微粒能够侵入肺深层组织，引发肺水肿、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造成死亡就有1500人。生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第21页我国是一个以煤炭为主要能源国家，每年都要排放大量二氧化硫，最终形成面积惊人酸雨区（1/3)。当前，我国酸雨主要分布地域是长江以南四川盆地、贵州、湖南、湖北、江西，以及沿海福建、广东等省，占我国国土面积30％。另外，我国还出现了大片pH值小于4.5重酸雨区（有甚至小于0.4），说明我国酸雨污染程度比欧洲和北美都要严重。生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第22页

据环境保护教授预计，1995年，我国“两控区”内因酸雨和二氧化硫污染造成损失已达1100亿元，占当年GDP２％。1998年，仅西南地域因为酸雨造成森林生产力下降，共降低木材630万立方米，相当于损失30亿元。在广东，酸雨每年造成损失达40亿元。-年，“两控区”二氧化硫排放总量从1316.4万吨降低到1148.8万吨；全国二氧化硫排放量从1995万吨降低到1926.6万吨，形势喜人。

但年全国煤炭消费量陡增到15.8亿吨，造成“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，比年约增加181万吨和293万吨。宁波太极环境保护设备有限企业最近研发DS－工业烟气治理技术关键技术装置，应用于国内10多家企业，实现工业烟气“零污染”每年降低排放二氧化硫2万吨，挽回损失4亿元。生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第23页四、生物体有机分子组成

(一)

蛋白质(Proteins)(二)

核酸(NucleicAcids)(三)

糖类（Saccharides）(四)

脂类（Lipid)生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第24页蛋白质-是细胞最主要结组成份并参加全部

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)生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第25页蛋白质氨基酸组成含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基本组成单位。自然界有180各种，参加蛋白质合成仅20种。氨基酸通式图以下：差异在R基团不一样（L氨基酸）生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第26页氨基酸分类

不带电荷SerThrAsnGlnMetSys极性带负电荷AspGlu依据侧链R基不一样带正电荷HisLysArg非极性肽—氨基酸经过肽键连成多肽。肽键生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第27页蛋白质结构与形状肽键：一个氨基酸羧基和另一个氨基酸氨基脱水缩合形成。肽链两端有不一样结构和性质。氨基端一带有游离氨基一端；

羧基端一带有游离羧基一端；

生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第28页

一级结构——蛋白质分子中氨基酸残基排列次序二级结构——蛋白质多肽链本身折叠和盘绕方式α－螺旋，β－折叠,β转蛋白质结构生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第29页三级结构

——在二级结构基础上，蛋白质分子深入折叠盘绕，使得整个分子展现一定空间形态，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空间布局关系。四级结构

——几条链之间空间布局，形成特定格局。结构域（domain)、特征序列(motif)：含若干二级结构，与蛋白质功效相关。PAX-6：HD，PD生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第30页蛋白质一级结构生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第31页蛋白质二级结构3.6生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第32页蛋白质三级结构生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第33页蛋白质四级结构生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第34页蛋白质结构一级结构二级结构三级结构四级结构α－螺旋β－折叠生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第35页一级结构为化学结构二、三、四级结构为高级结构（空间结构）生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第36页蛋白质高级结构及其生物学功效

--转录调控蛋白Helix-loop-helix(HLH)Leucine-zipper(LZ)Zinc-finger(ZF)生物的新陈代谢之生命的基本化学组成专家讲座第37页高级