第一章-生命的物質(zhì)組成課件

第一章生命的物質(zhì)基礎生物大分子亞原子粒子原子生態(tài)系統(tǒng)群落多細胞機體群體生物圈細胞細胞器水:85%無機鹽:1.5%蛋白質(zhì):10%脂質(zhì):2%糖類:0.4%

DNA:0.4%RNA:0.7%

細胞化學成分元素生物小分子生物大分子細胞器

C氨蛋白質(zhì)線粒體H甲烷高爾基體S乙醇核酸溶酶體→

細胞→組織→器官→系統(tǒng)→個體P氨基酸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)O核苷酸多糖中心粒N（葉綠體）第一節(jié)參與細胞組成的生物元素、

生物小分子和生物大分子一、自然界中的元素

原子原子核質(zhì)子中子電子同位素——

原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相同，但中子數(shù)不同，這些原子雖然有不同的質(zhì)量，但是化學性質(zhì)相同，仍然屬于同一種元素，在元素周期表中占有同樣的位置。同位素在生命科學中有廣泛的用途，如用來研究體內(nèi)代謝途徑、疾病診斷、疾病治療、誘變育種等?；蛲蛔兊膬?nèi)因之一。同位素示蹤所利用的放射性核素（或穩(wěn)定性核素）及它們的化合物，與自然界存在的相應普通元素及其化合物之間的化學性質(zhì)和生物學性質(zhì)是相同的。可以用同位素作為一種標記，制成含有同位素的標記化合物（如標記食物，藥物和代謝物質(zhì)等）代替相應的非標記化合物。利用放射性同位素不斷地放出特征射線的核物理性質(zhì)，就可以用核探測器隨時追蹤它在體內(nèi)或體外的位置、數(shù)量及其轉(zhuǎn)變等。穩(wěn)定性同位素可以利用它與普通相應同位素的質(zhì)量之差，通過質(zhì)譜儀，氣相層析儀，核磁共振等質(zhì)量分析儀器來測定。穩(wěn)定性同位素作為示蹤劑其靈敏度較低，可獲得的種類少，價格較昂貴，其應用范圍受到限制。

1912年G.C.de赫維西首先試用同位素示蹤技術(shù)，并陸續(xù)作了許多工作。由于其開創(chuàng)性貢獻赫維西1943年獲得了諾貝爾化學獎。在生命科學中的應用同位素示蹤方法的應用，使人們可以從分子水平動態(tài)地觀察生物體內(nèi)或細胞內(nèi)生理、生化過程，認識生命活動的物質(zhì)基礎。在工業(yè)上的應用高效能的檢驗方法及生產(chǎn)過程自動控制方法，解決了不少技術(shù)上和理論上的問題。如：確定擴散速度；測定機械磨損；測定流體流速；合金結(jié)構(gòu)分析在醫(yī)學上的應用在醫(yī)學上，同位素示蹤主要用于診斷疾?。ê酸t(yī)學）。在農(nóng)業(yè)及畜牧業(yè)上的應用施肥途徑和肥效的研究；殺蟲劑、除莠劑對昆蟲和雜草的生物作用；植物激素，生長刺激素對農(nóng)作物代謝和功能的影響；激素、維生素、微量元素、飼料、藥物對家畜生長和發(fā)育的影響；以及用同位素標記昆蟲、寄生蟲、魚及動物等發(fā)現(xiàn)其生命周期、遷徙規(guī)律、交配和覓食習性等。同位素示蹤的應用其他應用

化學反應的歷程在酯類的水解過程中，究竟是?；?氧鍵(a)斷裂，還是烷基-氧鍵(b)斷裂呢，用含有的氫氧化鈉水溶液進行皂化后發(fā)現(xiàn)，標記原子進入到水后生成酸分子，而不進入到醇分子中去。這充分證明了反應中被打開的是?；?氧鍵，即是在a處斷開的。環(huán)境污染的檢查在制造熒光燈等接觸汞的工業(yè)，需要探測空氣中汞的濃度，以保證工人不會發(fā)生汞中毒。很方便的方法是用Hg來標記汞，然后用探測儀器測量車間空氣中的放射性，檢查汞有否超過最高允許濃度。放射性核素也可用作監(jiān)測沿海污染的手段水利學考察1.參與生物體組成的元素

構(gòu)成生物體的元素約30種。二、生物體的元素組成2.生物體中的大量元素

也稱常量元素。其中C、H、O、N4種元素含量最高，至少占體重5%以上。N、P和S是構(gòu)成生命至關(guān)重要的蛋白質(zhì)和核酸必不可少的元素。3.不可忽視的微量元素

Fe、Zn、Mn、I、Mo等這些微量元素在生物體內(nèi)含量甚少，一般在百萬分之一甚至十億分之一。它們是人體健康必不可少的元素。

在體內(nèi)含量較多的有鈣、鎂、鉀、鈉、磷、氯、硫等，稱為常量元素，約占人體總灰分的60～80%.其它一些元素在機體內(nèi)含量極少，有的甚至只有痕跡量（在組織中的濃度只能以微克/公斤計），一般將體內(nèi)含量低于0.1克/公斤的元素稱為微量元素。目前已知人體必需的微量元素有鐵、鋅、碘、銅、硒、氟、鉬、鈷、鉻、鎳、錫、釩和硅等14種。三、生物體的化合物組成兩種或兩種以上的元素按某種確定的比例組成的物質(zhì)——化合物化學鍵——離子鍵、共價鍵、金屬鍵分子間作用力——范德華力、氫鍵

1、水

生命活動之本

自來水？純凈水？礦泉水？活性水？

（一）無機化合物

細胞質(zhì)是膠體系統(tǒng)；束縛水：是指靠近原生質(zhì)膠體微粒，被膠粒吸附束縛而不易流動的水分。自由水：是指距離原生質(zhì)膠體微粒較遠而可以由流動的水分。自由水參與各種代謝作用，其數(shù)量制約著植物的代謝強度，它的含量越大，代謝越旺盛。束縛水，不參與代謝作用，但與植物的抗性大小密切相關(guān)。2、無機鹽存在于人體的化學元素有幾十種，除去碳、氫、氧、氮主要以有機化合物的形式存在外，其余各種元素稱為無機鹽或礦物質(zhì)。其中有些礦物質(zhì)是維持人體的正常生理功能所必需的，因而必須從膳食中不斷得到供給。分布：組織液，細胞中含量較少。作用：

參與重要物質(zhì)組成

參與維持細胞的形態(tài)參與生命活動的調(diào)節(jié)1.Na+和K+

共同調(diào)節(jié)機體和細胞的滲透壓。高血壓與鈉的攝入量過高有關(guān)。鉀維持神經(jīng)肌肉應激性及心臟的正常功能。NaCl—食鹽。元素與健康2.鈣成人體內(nèi)鈣總量正常為1200g，99%存在于骨骼和牙齒，其余以離子狀態(tài)存在于軟組織、血液、細胞外液。鈣的吸收。3.鐵血紅蛋白和肌紅蛋白的組成成分。血紅素鐵形式易吸收。

缺鐵性貧血，引起感情和性格上變化，免疫功能下降，食欲減退，乏力、面色蒼白、心悸、頭暈。

動物性食品為肝臟、腎臟、血液、肉類和魚類等；植物性食物中為蘆筍、木耳、豆類、油菜、菠菜、韭菜。4.鋅成人含鋅量約為2.5g。多種酶的組成成分。

食欲不振，兒童生長發(fā)育遲緩甚至停滯，皮膚改變，男孩性腺小，味覺減退，頭發(fā)色素減少，指甲有白斑等。

高蛋白質(zhì)食物含鋅較高。人的初乳、牛肉、牡蠣、肝、小麥；豬肉、禽肉、海產(chǎn)品、花生米、蛋類、豆類、谷類、奶類。5.硒參加谷胱甘肽過氧化物酶的組成，在人和動物體內(nèi)起到抗氧化作用，是延長壽命、防止細胞中毒的重要營養(yǎng)物質(zhì)。解毒重金屬。增強機體對疾病的抵抗力。預防和抑制腫瘤。

脫發(fā)，指甲脆，易疲勞和激動等。海產(chǎn)品、肝、腎、肉和整粒的谷類。6.碘

甲狀腺素的主要成分。促進機體生長和智力發(fā)育。幼年缺碘，影響發(fā)育，思維較遲鈍；成年缺碘，則皮膚干燥，毛發(fā)零落，性情失常，甲狀腺增大。海帶、紫菜、海產(chǎn)魚、蝦、蟹和海鹽。7.氟

預防齲齒和老年骨質(zhì)疏松癥，促進傷口愈合、鐵的吸收。老年性骨質(zhì)疏松癥。一般食物中含氟量較少，人體氟的主要來源為飲水。8.銅

細胞色素C氧化酶、血漿銅蘭蛋白等組成成分，促進鐵的吸收，保護神經(jīng)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。骨質(zhì)疏松易碎，皮膚病變，腦組織萎縮，運動失調(diào)，發(fā)育停滯，嗜睡，毛發(fā)脫色及卷發(fā)癥。一般食物都含有銅，谷類、豆類、硬果、肝、腎、貝類。9.鉻

人體和動物必不可少的一種微量元素。是葡萄糖耐量因子的組成成分，具有激活胰島素和降低血糖的作用。主要表現(xiàn)在葡萄糖耐量受損，可能誘發(fā)糖尿病、動脈粥樣硬化、白內(nèi)障、生長遲緩、心臟病、高脂血癥等。在啤灑酵母、干酪、蛋類、肝、禽、畜肉、全谷、牡蠣、馬鈴薯中含量豐富。

正常人血液pH值在7.35~7.45之間，但這部分堿性體質(zhì)者只占總?cè)巳旱?0％左右；大多數(shù)人為酸性體質(zhì)，pH值在7.35以下，身體處于健康和疾病之間的亞健康狀態(tài)，醫(yī)學上稱為酸性體質(zhì)者。與堿性體質(zhì)者相比，酸性體質(zhì)者常會感到身體疲乏、記憶力衰退、注意力不集中、腰酸腿痛。如不注意改善，就會繼續(xù)發(fā)展成疾病。當人的體液pH值＜7時，會產(chǎn)生重大疾病，下降到6.9時，會變成植物人，如果只有6.8~6.7時，人就會死亡。如果人體傾向酸性，人體細胞的作用就會變差，廢物就不易排出，腎臟、肝臟的負擔加大，新陳代謝緩慢，各種器官的功能減弱，易得病，老化加快。癌癥患者幾乎都是酸性體質(zhì)。pH值對健康的影響

1、強酸與鈣、鎂等堿性礦物質(zhì)結(jié)合為鹽類，即固體酸性物，從而導致骨質(zhì)疏松癥等疾病。2、強酸或酸性鹽堆積在關(guān)節(jié)或器官內(nèi)引起相應炎癥，導致動脈硬化、腎結(jié)石、關(guān)節(jié)炎、痛風等疾病。3、酸性廢棄物堆積，使附近的毛細血管被堵，血液循環(huán)不暢，導致糖血尿、腎炎及各種癌癥。4、胃腸道酸性過多引起便秘、慢性腹瀉、尿酸、四肢酸痛，胃酸過多導致燒心、反酸、胃潰瘍等。另外，酸性體質(zhì)會影響孩子的智力。

酸性過多引起的成年人疾病

酸性體質(zhì)是人體大量攝入高脂肪、高蛋白、高熱量食物的結(jié)果。當酸性物質(zhì)超過了人體自身的調(diào)節(jié)能力，或人體對酸堿平衡的調(diào)節(jié)能力受到影響時，人體環(huán)境的平衡被打破，就產(chǎn)生了酸性體質(zhì)。食品按其元素成分，可分為堿性食品、中性食品和酸性食品三大類。

含磷、氯、硫、碘等元素多的食品一般為酸性食品，如面粉、肉類、谷物、油脂、酒類、白糖等。

含鉀、鈉、鈣、鎂等元素多的食品一般為堿性食品，如水果、蔬菜、豆制品、乳制品、海帶、堿性飲料等。酸味食品不都是酸性食品。以橘子為例，它含有較為豐富的鉀，所以不是酸性食品，而是堿性食品。酸性體質(zhì)之起因——植物必需的礦質(zhì)元素(1)氮

根系吸收的氮主要是無機態(tài)氮，即銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，也可吸收一部分有機態(tài)氮，如尿素。生理作用：①是蛋白質(zhì)、核酸、磷脂和酶的主要成分②是某些植物激素、維生素的成分③還是葉綠素的成分，與光合作用有密切關(guān)系當?shù)食浞謺r，葉大而鮮艷，葉片功能期長，分蘗多，營養(yǎng)健壯，花多，產(chǎn)量高。當缺氮時，植株矮小，葉小色淡或發(fā)黃、紅，分蘗少，花少，籽粒不飽滿，產(chǎn)量低。主要的氮肥：尿素、硝酸銨、硫酸銨、碳酸氫銨、人糞尿等(2)磷

主要以Ｈ2ＰＯ4-或HＰＯ42-的形式被植物吸收。吸收這兩種形式的多少取決于土壤pH。pH＜7時,Ｈ2ＰＯ4-居多；pH＞7時，

HＰＯ42-較多。生理作用：①是核酸、核蛋白、磷脂的主要成分②是ATP和許多輔酶如NAD、NADP的成分③還參與了糖、脂肪和氨基酸的代謝磷在促進分蘗、分枝及根系生長等方面有很大作用施磷肥可提高作物抗寒性、抗旱性，使植株生長發(fā)育良好缺磷時，影響細胞分裂，使分蘗分枝少，生長緩慢，植株矮小，葉片呈暗綠或紫紅色，開花期和成熟期延遲，產(chǎn)量降低。(3)鉀土壤中有KCl、K2SO4等，以K+形勢吸收利用。生理作用：①可作為60多種酶的活化劑②可促進呼吸進程及核酸和蛋白質(zhì)的形成③影響糖類的合成和運輸④還是構(gòu)成細胞滲透勢的重要成分當鉀肥充分時，莖桿堅韌，抗倒伏，種子飽滿，增產(chǎn)顯著當缺鉀時，莖桿柔弱，易倒伏，抗旱、抗寒性差，葉片失水，蛋白質(zhì)和葉綠素破壞，葉色變黃而逐漸壞死癥狀分類癥狀記錄調(diào)查排除、確證分析診斷流程加入所缺元素N黃、P紫、K邊焦；S白Ca卷，Mg花條；Fe、Mn缺綠B爛心；Ca、Mo、Cl慢Zn葉??；老葉先病缺N、P、K、Mg、Cl；B、Fe、Ca、S、Cu病在幼葉稍。作物的缺素診斷（二）有機化合物1850年左右，化學家們根據(jù)有機物元素組成情況，把它定義為含碳的化合物，除了一些碳的簡單氧化物、碳酸鹽等。碳骨架和官能團碳骨架官能團：指分子中能代表分子化學性質(zhì)的原子團脂肪族化合物兩端開放的碳鏈——開鏈化合物具環(huán)狀碳骨架——脂肪族化合物芳香族化合物含苯環(huán)雜環(huán)化合物環(huán)中有碳以外的原子復雜的環(huán)狀化合物結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)：分子內(nèi)原子相互結(jié)合的順序和方式。物質(zhì)的性質(zhì)是由結(jié)構(gòu)決定的，如：C2H6O

HHHCOCHHH

HHHCCOHHH甲醚乙醇構(gòu)象反映分子在某一狀態(tài)時所有組成原子的絕對位置。構(gòu)型：反映分子中原子或原子團的相對位置ClBrBrCl結(jié)構(gòu)式反映分子的構(gòu)造，不涉及立體結(jié)構(gòu)

HHHCCHHHHHCCCCCHHHHHHCHH標準式

CH2CH3CH3CHCHCCH3CH3CH2CH3CH3CHCHCCH3CH3CH3CH(CH2CH3)CHC(CH3)2簡化的結(jié)構(gòu)式

CH3ONH2CH2CH2OCHCOCH3OOOOCH3含碳以外其它原子的結(jié)構(gòu)簡式天然存在的氨基酸180多種，蛋白質(zhì)中的氨基酸共有20種。其通式上的R基團的不同結(jié)構(gòu)決定不同的氨基酸，也決定各種氨基酸在溶解度以及在其它特性上的差異。

1）氨基酸的通式1、氨基酸（1）除甘氨酸外，其它19個氨基酸的碳原子都為不對稱碳原子，有同分異構(gòu)體（D型和L型），其水溶液具有旋光性，19種主要的天然氨基酸都是L-氨基酸；（2）因R基團或側(cè)鏈的特性，氨基酸在水溶液中解離性質(zhì)不同，可分為疏水性氨基酸和親水性氨基酸；（3）

-丙氨酸、甲狀腺素等特殊結(jié)構(gòu)的氨基酸，具有特殊的生物學活性；γ-氨基酸（4）賴氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸和纈氨酸，這8種氨基酸體內(nèi)不能合成，為必需氨基酸。嬰兒還要加上組氨酸。2）

天然氨基酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)#蛋白質(zhì)合成的原料

#氨基酸及衍生物具有生物學活性

#谷氨酸鈉作為調(diào)味品3）氨基酸的功能和實際應用2、單糖1）葡萄糖(CH2O)6

或C6H12O6。

第二至第五碳都連接羥基第一碳為醛基2）