人體中的化學

1、人體中的化學第1頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日主要內(nèi)容2.1 人體中的化學元素2.2 人體中重要的生命有機化合物2.3 人體中的化學反應第2頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日2.1 人體中的化學元素第3頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日2.1.1 生命必需元素人們把人體為了維持生命所必需的元素稱為生命必需元素；共25種。2.1.2 常量元素和微量元素常量元素 在人體中含量高于0.01%的元素，稱為常量元素。屬于這范圍的有碳、氫、氧、氮、磷、硫、鈣、鈉、鉀、鎂、氯、硅等12個元素，它們占了人體質量的99.71%，其中氧特別多，

2、一般估計人體內(nèi)水分占了2/3 的體重，所以說水是生命不可缺失的物質，沒有水就沒有生命。第4頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日微量元素在人體中的化學元素，其含量低于0.01的，稱為微量元素。鐵是最早發(fā)現(xiàn)的人體必需微量元素，后來又發(fā)現(xiàn)碘、釩、氟、硅、鎳等，至今已確認14種微量元素為動物和人所必需的，其中10種為微量金屬元素。第5頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日2.1.3 人體內(nèi)元素的來源第6頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日自然界中的生物體可以分為自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物兩大類自養(yǎng)生物是可以通過二氧化碳和水在葉綠素和太陽光的作用下進行光

3、合作用產(chǎn)生糖而得到養(yǎng)分，其化學反應式可表示如下：所謂異養(yǎng)生物，它們自己不能制造養(yǎng)分，而必須依靠自養(yǎng)生物作為養(yǎng)分和能量的來源。人類作為高等動物當屬異養(yǎng)生物。第7頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日第8頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日人體中化學元素與其生理功能及日常來源 元素 生 理 功 能 來 源 鈉 維持血漿的酸堿平衡 食鹽 鉀 酶的激活劑 蔬菜 鈣 骨骼等硬組織不可缺少的元素，還與肌肉的收縮有密切的關系，它參與人體的許多酶反應、血液凝固，維持心肌的正常收縮，抑制神經(jīng)肌肉的興奮，鞏固和保持細胞膜的完整性動物骨、雞蛋、魚蝦和豆類等含鈣豐富 鎂 酶的激活

4、劑 綠色蔬菜，豆類，蝦蟹 鋅 缺鋅會引起營養(yǎng)不良，生殖系統(tǒng)失調 豆類、瘦肉、米、面 銅 是很多酶的活性元素 ，可促進細胞成熟、催化體內(nèi)氧化還原反應，促進鐵的吸收和利用，并協(xié)同造血，缺銅會引起貧血和發(fā)育不良 動物肝臟、綠葉蔬菜、軟體動物等都含有較豐富的銅 第9頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日元素 生 理 功 能 來 源 鐵 構成血紅素的主要成分，主要功能是把氧氣輸送到全身各個細胞并把CO2排出體外，缺鐵會引起貧血癥 動物肝臟、蛋黃、海帶、紫菜、菠菜 磷 主要分布于骨骼、牙齒、血液、腦、三磷酸腺苷中，其中三磷酸腺苷是人體能量倉庫 肉、蝦、魚、奶、豆等 碘 甲狀腺素的組成成分

5、，缺碘會引起粗脖子病 海帶、紫菜、海參 氟 存在于骨骼和牙齒中，缺氟會引起齲齒，但氟過量會引起“氟骨病”和“斑釉病” 含氟牙膏 硒 是某些酶的成分，有一定的抗癌作用，缺硒會導致心血管病，還會導致溶血性貧血和克山病 海米、肉類、動物肝臟、大米、大蒜、芥菜等 第10頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日2.2 人體中重要的生命有機化合物 人體內(nèi)碳、氫、氧、氮、磷、硫等6個元素，它們是組成人體中氨基酸、蛋白質、脂肪、糖類、酶和核酸等物質的基礎。第11頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日2.2.1 氨基酸（1）定義 氨基酸（amino acid）：是含有一個堿性氨

6、基和一個酸性羧基的有機化合物，氨基一般連在-碳上。是生物功能大分子蛋白質的基本組成單位 第12頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日第13頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日第14頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日第15頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日第16頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日（2）分類 必需氨基酸（essential amino acid）：指人（或其它脊椎動物）（賴氨酸，蘇氨酸等）自己不能合成，需要從食物中獲得的氨基酸。非必需氨基酸（nonessential amino

7、acid）：指人（或其它脊椎動物）自己能由簡單的前體合成，不需要從食物中獲得的氨基酸。另有酸性、堿性、中性、雜環(huán)分類，是根據(jù)其化學性質分類的。 第17頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日（3）必需氨基酸的功能和食物來源名稱功能參考食物亮氨酸 LEU 促進睡眠；減低對疼痛的敏感；緩解偏頭痛；緩和焦躁及緊張情緒；減輕因酒精而引起人體中化學反應失調的癥狀，并有助于控制酒精中毒 牛奶、魚類、香蕉、花生及所有含豐富蛋白質的食物 異亮氨酸ILE 纈氨酸 VAL 血紅蛋白形成必需；調節(jié)糖和能量的水平，幫助提高體能；幫助修復肌肉組織；加快創(chuàng)傷愈合；治療肝功能衰竭；提高血糖水，增加生長激素的

8、產(chǎn)生 雞蛋、大豆、黑麥、全麥、糙米、魚類與奶制品 賴氨酸 LYB 可減低或防止單純性皰疹感染（熱病皰疹和口唇皰疹）的發(fā)生；能使注意力高度集中；使制造能量的脂肪酸可被正常利用；有助于消除某些不孕癥 魚肉、豆類制品、脫脂牛奶、杏仁、花生、南瓜子和芝麻 第18頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日名稱功能參考食物苯丙氨酸PHE 降低饑餓感；提高性欲；改善記憶力及提高思維的敏捷度；消除抑郁情緒 面包、豆類制品、脫脂牛奶、杏仁、花生、南瓜子和芝麻 蘇氨酸THR 是協(xié)助蛋白質被人體吸收、利用所不可缺少的氨基酸；防止肝臟中脂肪的累積；促進抗體的產(chǎn)生，增強免疫系統(tǒng) 肉類等 蛋氨酸 MET幫助

9、分解脂肪，能預防脂肪肝、心血管疾病和腎臟疾病的發(fā)生 ；將有害物質如鉛等重金屬除去；防止肌肉軟弱無力； 治療風濕熱和懷孕時的毒血癥；一種有利的抗氧化劑大豆、其它豆類、魚類、大蒜、肉類、洋蔥和酸奶 色氨酸 TRY 有助于減輕焦躁不安感；促進睡眠；可控制酒精中毒 巧克力、燕麥、香蕉、牛奶、奶酪、肉類、花生第19頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日（4）性質 a-氨基酸都是無色晶體，熔點較高。易溶水，難溶于無水乙醇、乙醚等有機溶劑。因為氨基酸既含有氨基又含有羧基，與酸或堿作用都可以形成鹽，所以氨基酸是兩性物質。第20頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日2.2.2

10、 蛋白質蛋白質（protein）是一切生命的物質基礎，是肌體細胞的重要組成部分，是人體組織更新和修補的主要原料，沒有蛋白質就沒有生命。因此，它是與生命及與各種形式的生命活動緊密聯(lián)系在一起的物質。機體中的每一個細胞和所有重要組成部分都有蛋白質參與。蛋白質占人體重量的16.3%，即一個60kg重的成年人其體內(nèi)約有蛋白質9.8kg。蛋白質是由20多種氨基酸組成，以氨基酸組成的數(shù)量和排列順序不同，使人體中蛋白質多達10萬種以上。它們的結構、功能千差萬別，形成了生命的多樣性和復雜性 （1）定義與概述 第21頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日 兩種不同的氨基酸脫水縮合可形成兩種不同的

11、二肽，若4種不同的氨基酸分別用A、B、C、D表示，按照排列組合原則，它們脫水縮合后可形成24種同分異構體：第22頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日蛋白質和氨基酸一樣，也是兩性物質，與酸、堿作用都能生成鹽。大多數(shù)蛋白質可溶于水或其他極性溶劑，而不溶于有機溶劑。蛋白質很容易水解，在酸、堿、酶的催化作用下，可逐步水解分子量較小的蛋白眎、蛋白胨、多肽、最后的水解產(chǎn)物是各種不同的氨基酸的混合物。（2）性質第23頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日（3）生理功能構造人的身體：人體的每個組織，毛發(fā)、皮膚、肌肉、骨骼、內(nèi)臟、大腦、血液、神經(jīng)、內(nèi)分泌等都是由蛋白質組成

12、。修補人體組織：人的身體由百兆億個細胞組成，它們處于永不停息的衰老、死亡、新生的新陳代謝過程中。如年輕人的表皮28天更新一次，而胃黏膜兩三天就要全部更新。維持肌體正常的新陳代謝和各類物質在體內(nèi)的輸送：載體蛋白對維持人體的正常生命活動是至關重要的，可以在體內(nèi)運載各種物質。如血紅蛋白輸送氧（紅血球更新速率250萬/秒）、脂蛋白輸送脂肪、細胞膜的受體還有轉運蛋白等。 第24頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日白蛋白：維持機體內(nèi)的滲透壓的平衡及體液平衡 。維持體液的酸堿平衡。 免疫細胞和免疫蛋白：有白細胞、淋巴細胞、巨噬細胞、抗體（免疫球蛋白）、補體、干擾素等。構成人體必需的催化和

13、調節(jié)功能的各種酶。 激素的主要原料：具有調節(jié)體內(nèi)各器官的生理活性。胰島素是由51個氨基酸分子合成。生長素是由191個氨基酸分子合成。構成神經(jīng)遞質乙酰膽堿、五羥色氨等。維持神經(jīng)系統(tǒng)的正常功能：味覺、視覺和記憶。 膠原蛋白：占身體蛋白質的1/3，生成結締組織，構成身體骨架。如骨骼、血管、韌帶等，決定了皮膚的彈性，保護大腦。提供熱能。第25頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日（4）蛋白質的結構第26頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日牛胰島素結構（A、B雙鏈兩個二硫鍵相連，2130氨基酸）牛胰島素分子結構點線模型我國1965年人工合成牛胰島素結晶第27頁，共5

14、0頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日2.2.3 脂肪脂類是油、脂肪、類脂的總稱。 食物中的油脂主要是油和脂肪， 一般把常溫下是液體的稱作油， 而把常溫下是固體的稱作脂肪。脂肪是由甘油和脂肪酸組成的三酰甘油酯（也稱甘油三酯），其中甘油的分子比較簡單，而脂肪酸的種類和長短卻不相同。 第28頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日 天然油脂中的脂肪酸都含偶數(shù)碳原子，它們分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸兩類，重要的脂肪酸及其主要來源如下：第29頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日 不飽和脂肪酸是人體必需的脂肪酸，在體內(nèi)不能合成得到，而要從食物中攝取。重要的必

15、需脂肪酸有3種：亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸。近年來，人們在深海魚類中發(fā)現(xiàn)了EPA（二十碳五烯酸）、DHA （二十二碳六烯酸），它們都是不飽和脂肪酸。人體缺乏必需脂肪酸，會影響固醇類代謝，患肥肝病，或血管產(chǎn)生粥狀；也會使皮膚受影響，患頑癬或棘皮病。第30頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日脂肪在人體內(nèi)的主要功能是供給能量，每克脂肪產(chǎn)生的能量比糖、蛋白質要高。脂肪還可以溶解維生素A、E，并對維生素B1有庇護作用。脂肪對蛋白質有保護作用，人在絕食時，體內(nèi)先將貯存的脂肪轉為熱量維持生命，而不會先分解肌肉中的蛋白質。體內(nèi)脂肪貯存過多則顯得肥胖，使骨骼負擔過重，心血管工作超負荷而引起疾

16、病。第31頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日2.2.4 糖類糖又稱碳水化合物，包括蔗糖 （紅糖、白糖、砂糖）、葡萄糖、 果糖、半乳糖、乳糖、麥芽糖、 淀粉、糊精和糖原等。糖類只含碳、氫、氧3種元素，許多糖類的分子式可用通式Cx(H2O)y表示，例葡萄糖為C6H12O6可表示為C6(H2O)6，蔗糖C12H22O11可表示為C12(H2O)11,但鼠李糖C6H12O5不符合。第32頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日單糖：不能水解成更簡單的多羧基醛或多羧基酮的碳水化合物稱為單糖，重要的單糖有葡萄糖和果糖。低聚糖：糖類分子水解后，每個分子能生成210個單糖

17、分 子的稱為低聚糖。重要的低聚糖有蔗糖和麥芽糖。第33頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日多糖：水解后每個分子能生成10個以上單糖分子的 碳水化合物稱為多糖。天然多糖一般由100300 個單糖單元構成，如淀粉、纖維素都是多糖。有些 多糖是構成動植物體骨干的物質，如纖維素、甲殼 質等。有些多糖是動物體內(nèi)的貯備養(yǎng)料，如淀粉、 肝糖，它們可以在酶的作用下，分解為單糖以供需 要。重要的多糖是纖維素、淀粉和肝糖。第34頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日2.2.5 核酸核酸是生物體中重要的生命大分子化合物，人們最早是從細胞核中提取得到，故名核酸。核酸與蛋白質一樣，

18、也是生命的最基本物質。在生物體內(nèi)，核酸對遺傳信息的貯存、蛋白質的生物合成起著決定的作用。它與生命活動及各種代謝有密切的關系。在生物體內(nèi)，核酸主要以核蛋白形式存在。核蛋白是結合蛋白，核酸作為輔基與蛋白質結合在一起。第35頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日核酸是鏈狀高分子有機物，分子量在幾百萬以上，核苷酸是組成核酸的單元。若將核酸水解，便產(chǎn)生多個核苷酸，因此，核酸又多聚核苷酸。核酸水解得到的戊糖有兩種：D-核糖和D-2-脫氧核糖。因此，核酸有兩類，水解后得到D-核糖的稱為核糖核酸，又稱RNA；水解后得到D-2-脫氧核糖的，稱為脫氧核糖核酸，又稱DNA。第36頁，共50頁，20

19、22年，5月20日，9點37分，星期日第37頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日 若核苷中的戊糖羥基(CH2OH)被磷酸酯化，則形成核苷酸，核苷酸相應也有8種。第38頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日第39頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日生物體內(nèi)的核苷酸除形成多聚核苷酸外，還有以游離的形式存在，主要有多磷酸核苷酸。最重要的多磷酸核苷酸是三磷酸腺苷，簡稱ATP，ATP在生物體中的能量代謝中起著重要的作用。AMP是單磷酸腺苷，ADP是二磷酸腺苷。第40頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日核酸是由許多核苷酸單元構成

20、，核苷酸單元是通過磷酸酯鍵與戊糖連接起來，形成核酸的鏈狀結構。第41頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日DNA結構核酸具有重要的生理功能，是生物遺傳的物質基礎。 DNA主要存在于細胞核中，它們是遺傳信息的攜帶 者；RNA主要存在于細胞質中，存在于DNA分子上 的遺傳信息，由DNA傳遞給RNA，再傳遞給蛋白 質，通過DNA復制，將遺傳信息代代傳下去。第42頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日2.3 人體中的化學反應人體中的化學反應都是在常溫常壓、接近中性溫和條件下進行的，但化學反應的速度特別快，這是人體中化學反應的特點。2.3.1 人體中化學反應的特點第4

21、3頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日2.3.2 催化反應催化劑可以降低化學反應的活化能，能加快化學反應速度 催化劑的另一個特點是有選擇性，一種催化劑只能催 化某一種化學反應。人體內(nèi)有數(shù)千種化學反應，已經(jīng) 發(fā)現(xiàn)人體中有兩千多種酶，酶是生物催化劑，每一種 酶能催化一種化學反應。第44頁，共50頁，2022年，5月20日，9點37分，星期日2.3.3 生物氧化反應人體內(nèi)進行生物氧化反應需要氧氣，人是通過呼吸從空氣中得到氧。據(jù)統(tǒng)計平均來說，每個人每天大約需要8103kJ的能量來維持生命，這就需要450升氧氣來氧化進食的食物。生物體在長期的進化過程中發(fā)展了氧載體，所謂氧載體是指氧可以配位在蛋白質所含的過渡金屬離子上，形成配位鍵，這種配位反應是可逆的，氧可以配位上去，也可以下來。在節(jié)肢動物和軟體動物中，載氧的過渡金屬離子是銅，而在人體中是鐵。第45頁，共50頁，2022年，5月20日，9