人體中的化學反應

人體中的化學反應生命起源于化學，經(jīng)過十幾億年漫長的化學進化時期以后才出現(xiàn)原始生命物質(zhì)——單細胞生物，然后又經(jīng)歷了30多億年的生物進化時期，大約在300萬年前地球上出現(xiàn)了原始人類。人是高等動物，地球上存在的元素在人體中幾乎都能找到，人體中充滿著化學，人體本身就是一個復雜的化工廠，人體中的元素組成了人體中重要的生命物質(zhì)，并在人體內(nèi)進行著眾多的化學反應，維持正常的新陳代謝，一旦人因故死去，人體中的化學反應仍在繼續(xù)進行著。一、人體中的化學元素地球上存在92種穩(wěn)定的化學元素，它們分布在自然界中巖石圈、水圈、大氣圈：人類在漫長的生物進化過程中，在地面的巖石圈、水圈、大氣圈構成的環(huán)境中生活，必須與環(huán)境進行物質(zhì)交換，于是有選擇地吸收了幾十種化學元素構成人體有效的機制，賴以維持生命。用現(xiàn)代分析測試技術對人體組成進行分析，知道人體至少由37種化學元素組成。例如:人體中的骨骼、牙齒不能沒有鈣;人體中的脂肪、糖、蛋白質(zhì)、酶、核酸都含碳、氫、氧、氟、硫、磷等元素構成的生命有機化合物;人體中有許多化學反應需要酶來催化的，金屬酶是非常重要的催化劑，因此，多種微量金屬元素是人體所必需的；人體內(nèi)體液中需要有電解質(zhì)，氯化鉀、氯化鈉是良好的電解質(zhì)，因此，體液中不可缺失鉀離子(K+)、鈉離子(Na+)和氯離子(C1-)；再如：人體缺鐵會患貧血癥，缺硒會患克山病、大骨節(jié)病，缺碘會患甲狀腺腫，并導致人的智力障礙等。生命必需元素------為了維持生命所必需的元素現(xiàn)在已知有25種元素是生命必需元素，分常量元素和微量元素：在人體中含量高于0.01%的元素稱為常量元素。碳、氫、氧、氮、磷、硫、鈣、鈉、鉀、鎂、氯、硅等12種元素，它們占了人體質(zhì)量的99.71%，其中氧特別多，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(zhì)，沒有水就沒有生命。在人體中含量低于0.01%的元素稱為微量元素。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。這14種微量元素中10種為金屬元素，含量雖低，但它們在人體內(nèi)都有固定的環(huán)境，往往同蛋白質(zhì)、核酸、酶結合，在生命過程中發(fā)揮特殊的功能：有的可以在觸發(fā)與控制機制中發(fā)揮作用；有的在結構中起作用；有的可以作為人體中化學反應的催化劑；有的可以作為氧載體等。自然界可劃分為4個圈層：大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈，如圖2-1所示。生物圈中的植物、動物和人類在大氣圈、水圈、巖石圈構成的環(huán)境中生存發(fā)展，與各圈層之間存在物質(zhì)交換和能量交換。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合作用產(chǎn)生糖而得到養(yǎng)分，其化學反應式可表示如下：

人體內(nèi)元素的來源一般的植物和藻類屬于自養(yǎng)生物。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。綠色植物、藻類是兔、牛、羊、馬等大小動物的食物，而這些食草動物又是食肉動物的食物，食肉動物則成為人類的食物，人死了，尸體被細菌和真菌等微生物分解，這就構成了自然界中的生物圈。食物和捕食者之間這一系列的關系，人們稱之為食物鏈。人類作為捕食者是處在食物鏈的末端，食物鏈中各級植物和動物逐級積累的各種元素，最后都以食物的形式進入人體，這是人體內(nèi)化學元素的主要來源。圖2-2示出生物圈的粗略結構。二．人體中的化學反應

生命不息，人體的一切活動都需要能量來維持，人體能量的來源是糖、蛋白質(zhì)和脂肪。一個健康的人通過一日三餐進食米飯、肉、蛋、魚、青菜、水果，它們都轉(zhuǎn)化為糖、蛋白質(zhì)，脂肪、維生素等，這些有機化合物在人體內(nèi)進行氧化分解，最后生成二氧化碳和水，同時釋放出熱能供人體活動需要，這種作用稱為生物氧化，生物氧化過程涉及許多化學反應。人體內(nèi)存在多種微量金屬元素，它們大都是過渡金屬，這些金屬元素能與蛋白質(zhì)結合形成金屬酶，是一類生物催化劑，能加速體內(nèi)化學反應的進行。微量金屬元素不但對維持生物大分子的結構至關重要，而且還廣泛參與各種生命過程，在人體內(nèi)的物質(zhì)輸送，信息傳遞、生物催化和能量轉(zhuǎn)換等方面起著十分重要的作用。1．人體中化學反應的特點

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。

人體的正常體溫為37℃左右，體溫高了或低了，俗稱發(fā)高燒或發(fā)低燒，均屬于不正常。為什么人體的體溫能自動調(diào)控在37℃左右呢？將糖、蛋白質(zhì)、脂肪氧化會放出大量熱能，但是這類氧化反應在實驗室里進行與在人體內(nèi)進行是不一樣的。人體內(nèi)的生物氧化反應是在溫和條件下、在酶的催化下逐步進行的，熱能也是逐步分批放出的，這樣放出的能量不至于突然使體溫升高而損傷機體，又可以使能量得到最有效的利用。除此外，人體內(nèi)還有完善的調(diào)控機制，當體內(nèi)發(fā)生生物氧化反應時，必定伴隨著發(fā)生磷酸化反應。體內(nèi)的二磷酸腺苷(ADP)分子與磷酸分子反應形成三磷酸腺苷(ATP)分子，這是個吸熱反應。人體內(nèi)生物氧化反應與磷酸化反應是偶聯(lián)進行的，生物氧化反應放出的能量，可以通過ADP分子的磷