《生命的基本物质.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生命的基本物质.ppt（81页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、生命的基本物质,地球上的生物种类繁多、形态与结构千差万别，但各种生物的化学组成基本相同，代谢过程相似。生命活动有共同的物质基础，然而又突现其特点，生命现象是比化学现象更高级的运动形式。,哪些元素参与生物体的组成？,参与生物体组成的元素总共约二、三十种，主要包括C、H、O、N、P、S、Ca等，以上7种元素约占生物体的99.35%，其中C、H、O、N 4种元素占96%。,第一节 生命的基本化学元素,以人体为例，各种元素在人体中含量见表,常量元素在人体中含量较大。微量元素在人体中含量很少。,表 人体元素成分,常量元素,微量元素,生物体都是由蛋白质、核酸、脂类、糖、无机盐和水组成。哪一种分子含量最高？
2、,第二节 构成生命的化合物,不同的生物体，其分子组成也大体相同,蛋白质、核酸、脂类和多糖是组成生物体最重要的生物大分子，水是生物体内所占比例最大的化学成分。,一、无机化合物（一）水,水占生物体的 60 以上的重量 地球上生命起源于水中，陆生生物体内细胞也生活在水环境中水的性质影响生命活动,如：溶解性质，酸碱度.细胞中的所有反应都是在水中进行的，如果无水，酶的活动便无法进行。,水对生物体非常重要,摄入（毫升）排出（毫升）食物带入 1000 尿液排出 1500 饮料和喝水 1200 粪便排出 150 代谢过程产生 300 呼吸时带走 350 皮肤蒸发 500总计 2500 2500,人体每天摄入和
3、排出的水量,无机盐约占人体重量的5%；构成骨骼、牙齿等坚硬组织；在肌肉其他软组织也有许多无机盐与有机物相结合而存在。无机盐作为可溶性盐存在于体液、消化液和血液中。无机盐在食物中分布很广，一般指含量较多的钙、钠、钾、镁、磷、硫和氯等七种元素构成的盐。由于新陈代谢作用，每天有一定数量的无机盐从各种途径排出体外，因此每天必须从食物来补充。,（二）无机盐,体液中的主要无机盐有：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-、HPO42-等，它们执行非常重要的生理功能：a.直接参与生物大分子的形成，如PO43-是合成磷脂、核苷酸所必需的；Fe3+是细胞色素、血红蛋白的成分；b.维持细胞内的pH和渗
4、透压，以保持细胞的正常生理活动;c.参与细胞的生命活动；d.作为酶反应的辅助因子。,1、盐生命的调味剂,食盐的重要作用：可维持细胞内外的电位平衡 调节血压和血流量 调节体内的酸碱平衡 钠离子与钾离子同时参与神经传导和肌肉收缩。可通过调节内分泌腺的分泌，使血管收缩，使血压升高。,摄取过量的盐是很危险的,一次服用150克盐对人有致死作用。人体的体液是接近0.9%的盐溶液，这种浓度是恒定的。当摄入多量的食盐，就要有相应的水与之形成0.9%的盐浓度。因此吃了咸的东西要多喝水就是这个道理。,吃盐太少造成的后果,影响生长，骨骼软化,全身乏力，疲倦，恶心，呕吐，食欲不振，嗜睡甚至昏迷，医学上称为低盐综合症。
5、,吃盐的多少与高血压病的发病率关系,爱斯基摩人 4克/日患高血压病发病率少 日本北方居民2035克/日，发病率40%。7克/日 6.9%10克/日 8.6%26克/日 39%,西藏某些地区吃盐多，发病率20%。广东省发病率3.5%，华北地区7.5%。,吃多少盐为益？,一个健康的成年人每人每天饮食中摄取的食盐应该不宜超过10克。人体对钠的安全摄入量为2.47.2克，而盐中含40%钠，即每日只能吃下618克食盐。WHO建议，每人每天应吃5克左右的食盐，一个四口之家，一个月一公斤盐就足够了。,2、钙,钙是组成骨骼和牙齿的主要无机物成分，是体内无机离子中存在最多的一种。一般成人体内含钙总量为1200克
6、。其99%存在于骨骼和牙齿中，其余1%则存在于其他组织细胞的内外液中；虽然量少，但对正常生理起着重要的调节作用。,（1）人每天需要摄入多少钙？,从粪、尿、汗中排出 320450 mg 吸收率约 40%320 100/40=800 mg,人体每天需要补充钙的数量成人 800 mg婴儿（10个月）400 mg幼儿（3岁）600 mg少年（10岁）800 mg青年（1218岁）1000 mg老年 1200 mg孕妇/哺乳 1500 mg,婴、幼、少儿-佝偻病老年人-骨质疏松症上海地区骨质疏松症患者 男 20.1%女48.1%其中 60岁以上 男 24.9%女75.5%,缺钙引起的疾病,食物中钙的来源
7、以奶和奶制品最好，不但含量丰富，而且吸收率高，是婴幼儿、青少年和老年人最理想的钙源。蔬菜和豆类含钙也较多。连骨吃的小鱼、虾皮、食用骨粉及蛋壳粉都是补充钙的好材料。,3、锌,锌是人体含量最大的微量金属元素，达23克。它是生物体生长发育、营养生化代谢时所必须的重要微量元素之一，人体中有七十多种酶中含有锌：如与营养物质代谢有关的脱氢酶，与红细胞运送氧和二氧化碳功能有关的碳酸酐酶，与骨骼生长发育有关的碱性磷酸酶等。锌是一种可以从汗液和尿液中流失的元素。其中孕妇、乳母和成长中的儿童应多补充一些。,富含锌的食物,动物性食物含量高，植物性食物含量少，对于只吃素食的人来说，要警惕缺锌。动物肝脏、肌肉和骨骼中含
8、锌最高，比其他组织多24倍。蛋黄、鱼、海带、羊肉、动物肝脏、肾脏，牡蛎、鲜虾、禽类、大豆、南瓜籽等。其中牡蛎含量最多，112毫克/100克。,4、铁,铁的生理功能：以血红蛋白的形式参加体内氧的运输以呼吸酶的形式催化生理氧化还原作用。成年人体内含铁约45克，其中72%存在于血红蛋白，3%存在于肌红蛋白内。铁缺乏不仅引起缺铁性贫血，同时会影响人体免疫功能，而且还会影响儿童智力的正常发育。成人平均每天排出1毫克铁，女子月经期每日排出2毫克。,微量元素Fe 氧的运送和酶的活性有关，缺少时，引起缺铁性贫血。Cu 发生冠心病的主要原因，与酶的活性有关。Zn 在青少年的发育生长，癌症等的发病和防治起有作用。
9、Mo（钼）与酶的活性、食道癌的发病率和防治有关。I 缺碘产生地方性甲状腺肿，幼儿发生呆小症，Mn（锰）与酶的活性有关。Co（钴）与酶的活性有关。青春期少女0.015mg/每日。V（钒）软体动物富有钒；鱼体含量较低。,Zn（锌）在青少年的发育生长，癌症等的发病和防治起有作用。,Ni（镍）植物中1555ppm,人为0.1ppm；急性白血病.25g/ml,Sn（锡）影响骨钙化速度；,Si（硅）矽肺，Si浸润细胞。,F（氟）与牙齿健康有关，缺氟产生龋齿；过多则斑齿和氟中毒。,Se（硒）缺硒产生克山病，与肝功能，冠心病发病和防治有关.,构成生物体的分子主要是有机物。糖蛋白质脂肪核酸,二、有机化合物,（一
10、）糖类糖类是由C、H、O三种元素构成，习惯称为碳水化合物，是生物的能源物质。糖类广泛分布于动、植物体的各种组织细胞中。根据糖类水解的情况，可以分为单糖、双糖和多糖三大类。其中多糖属于生物大分子。在生物体内重要的单糖、双糖和多糖如下表所示：,1.单糖,多羟基醛或多羟基酮称为糖；单糖主要包括五碳糖和六碳糖.葡萄糖、果糖和半乳糖是六碳糖、核糖和脱氧核糖为五碳糖。,单糖的生物功能：A、作为多糖的组成元件B、作为燃料C、组成寡糖参与细胞信号传递,重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等,2、二糖 由两个单糖分子通过羟基失水缩聚而成,麦芽糖由两分子葡萄糖单体脱水缩合形成蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合形成乳糖
11、由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合而成,重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等,3、多糖 由多个单糖分子缩聚而成,糖类功能：,主要释放能量，供机体本身的生命活动所需。在平衡渗透压(小分子单糖)、支撑植物体(纤维素与木质素构成)中起重要作用构成细菌细胞壁(由氨基酸和糖的多聚体-聚肽糖组成)的主要成分。,脂类的组成和功能脂类是脂肪、磷脂、类固醇等类化合物的总称。脂类分子也含C、H、O 3种元素，但H:O远大于2，有些脂含P和N，各种脂类分子的结构可以差异很大。脂类不溶于水，可溶于非极性溶剂。脂类是生物膜的主要成分；脂肪氧化时产生的能量大约是糖氧化时的二倍。生物表面的保护层/保持体温/生物活性物
12、质。,（二）脂类(lipids)化合物,中性脂肪(动物-fat)和油(植物-oil),由甘油醇和脂肪酸结合成的酯,又称磷酸甘油脂细胞膜的主要结构成分有极性的头部和两条疏水的尾部,磷脂,类固醇如胆固醇等脂类也是细胞膜的重要成分,类固醇,血清中的胆固醇太多会促使形成动脉硬化 和心脑血管疾病,维生素,维生素是生物生长和代谢所必需的具有复杂结构的有机物。它对人体的作用不同于糖类、蛋白质和脂肪，既不能给体内提供能量，也不是人体中主要组织的成分 已知维生素有20多种，人和动物自身都不能合成维生素，必须从植物中摄取。摄入体内的维生素,维生素可以根据它们的溶解性分为水溶性和脂溶性两大类 脂溶性维生素包括维生素
13、A、D、E、K等。水溶性维生素包括B族维生素中的B1、B2、B6、B12以及维生素C、维生素L、维生素H、维生素PP、叶酸、泛酸、胆碱等 缺少维生素对人体生长发育不利，多吃了个别的维生素也会影响健康。例如，长期过量服用维生素D，就会引发高血钙，使软组织硬化，容易产生疲乏、头痛、多尿等病症。,1.维生素A又称抗干眼醇，属于脂溶性维生素。维生素A的功能是维持眼睛在黑暗情况下的视力。缺乏维生素A时则患夜盲症。维生素A能促进儿童的正常生长发育，缺乏它时可引起生殖功能衰退，骨骼成长不良及生长发育受阻。维生素A还能维持上皮组织的健康，增加对传染病的抵抗力。长期缺乏维生素A，会引起皮肤、粘膜的上皮细胞萎缩、
14、角质化或坏死。,含-胡萝卜素的胡萝卜、南瓜、苋菜、菠莱、韭菜等红、黄、绿色蔬菜和水果，也能保证足够用的维生素A。,2.维生素B1,又称硫胺素或抗脚气病维生素。属于水溶性维生素，在酸性溶液中稳定，但在中性及碱性溶液中则容易分解。维生素Bl的主要功能是调节体内糖类的代谢。如果缺乏它，则依靠糖类代谢产生的能量来维持功能的神经系统首先受到影响，产生多发性神经炎、脚气病、下肢瘫痪、浮肿和心脏扩大等症状。此外，维生素Bl还能促进胃肠蠕动，增强消化功能，促进人体发育,3.维生素C,又称抗坏血酸。1907年挪威化学家霍尔斯特在柠檬汁中发现。1934年才获得纯品，是无色晶体，属于水溶性维生素，易溶于水，水溶液呈
15、酸性，所以称它为抗坏血酸。在酸性溶液中稳定，在中性或碱性溶液中易被氧化分解。铁、铜等金属离子能够加速其氧化速率。,维生素C在人体内的主要功能是：参加体内的氧化还原过程，促进人体的生长发育，增强人体对疾病的抵抗能力，促进细胞间质中胶原的形成，维持牙齿、骨骼、血管和肌肉的正常功能，增强肝脏的解毒能力。缺少时，牙龈出血、牙齿松动、骨骼脆弱、粘膜及皮下易出血、伤口不易愈合等症状 维生素C能阻止亚硝酸盐和仲胺在胃内结合成致癌物质亚脱胺，从而减低癌的发病率,注意以下几个问题。,第一，因为维生素C易溶于水，新鲜蔬菜不要长时间在水中浸泡。应该先洗后切，以免维生素C受损失。第二，因为铜离子对维生素C的氧化分解有
16、催化作用，所以在加工过程中应尽量避免使蔬菜跟铜器接触。第三，植物体内的维生素C往往跟维生素C酶同时存在。当维生素C酶与空气接触时，就会促进维生素C的氧化作用。当温度较高时，这种作用更强烈。本来维生素C受热时比较稳定，但在高温下也会因维生素C酶的作用而受到破坏。因此，在炒青菜时最好用急火快炒，这样短时间的高温，有利于保护维生素C不受破坏。,（三）蛋白质,蛋白质是人类及所有动物赖以生存的营养要素。蛋白质是生命最重要的物质基础，也是生命的表现。它存在于细胞、组织和分泌物中，成为液体（血液和奶）、半流动体（卵蛋白和肌肉）或各种不同硬度的半硬体（角质、指甲和头发）。人体内除水分外，蛋白质约占人体重量的一
17、半。相当于占体重的1718%。,结构蛋白 伸缩蛋白 贮存蛋白 保护蛋白 运输蛋白 激素蛋白 信号蛋白 酶和辅酶,蛋白质的主要种类和功能,氨基酸结构的共同特点在于，在与羧基相连的碳原子（-碳原子）上都有一个氨基，另一个R基,蛋白质是由20种氨基酸组成的生物大分子,必需氨基酸：20种氨基酸中，有8种是人体不能合成的，只能从食物中获得，故称为必需氨基酸。分别是：苏氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、色氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸(蛋氨酸)、亮氨酸和异亮氨酸。必需氨基酸对人体来说，是重要的生活物质。因此在评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时，人们格外注重其中必需氨基酸的含量。,一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基脱水缩
18、合，形成肽键并生成二肽化合物。不同数目的氨基酸以肽键顺序相连形成多肽，多肽形成蛋白质分子的亚单位,蛋白质的特定构象即蛋白质的三维空间结构和形态，对于蛋白质的功能起决定性的作用。蛋白质变性（构象发生变化）使得其特定的功能便立即丧失。,蛋白质结构与功能的关系,一级结构 二级结构 三级结构 四级结构,蛋白质的空间结构,二级结构,肽链的主链在空间的走向-螺旋-折叠-转角无规卷曲无序结构,-螺旋,多肽主链骨架围绕一个轴螺旋上升。螺旋最为常见，每一圈3.6个残基，螺距0.54nm，残基高度0.15nm,螺旋半径0.23nm,-折叠,平行-折叠,反平行-折叠,折叠:较螺旋伸展的构象，两条或多条肽链间互相以氢
19、键连接起来的成片层状结构，平行或反平行两种类型。转角：4个连续的aa残基组成，主链骨架以180返回折叠，第n个残基的羰基氧原子与n+3个残基上的亚氨基氢原子之间形成氢键。,蛋白质的四级结构是指各条肽链之间的位置和结构。所以，四级结构只存在于由两条肽链以上组成的蛋白质。,蛋白质的三级结构是指整条肽链盘绕折叠形成一定的空间结构形状。如纤维蛋白和球状蛋白。,三级结构（tertiary structure）在二级结构基础上的肽链再折叠形成的构象。,球蛋白：螺旋+不规则的不成螺旋的部分，并折叠成球形。酶、蛋白质激素、抗体以及细胞质和细胞膜中的蛋白质。,三级结构,四级结构,多亚基构成的寡聚蛋白结构均一寡聚
20、蛋白由相同亚基构成非均一寡聚蛋白由不同亚基构成,四级结构（quanternary structure）组成蛋白质的多条肽链在天然构象空间上的排列方式，多以弱键互相连接。疏水力、氢键、盐键每条肽链本身具有一定的三级结构，就是蛋白质分子的亚基。,一级结构,二级结构,三级结构,四级结构,螺旋,折叠,蛋白质长期摄入不足造成的后果,更新快的组织细胞，由于蛋白质供应不足，将首先受到影响，如小肠粘膜及腺体不能及时更新，势必造成消化吸收不良，以至造成慢性腹泻。蛋白质不足，使肝脏功能不能正常维持，其本身将受到损害。肌肉因蛋白质更新不足，不能维持正常结构，严重引起肌肉萎缩。免疫抗体不能正常合成，致使免疫力下降，对
21、一些传染病的抵抗力下降。胶原蛋白合成发生障碍，伤口不容易愈合。蛋白质营养不足，同时还会影响生殖机能。,生命过程的催化剂酶,酶的概念是一类具有生物催化活性的蛋白质分子，它可以提高反应速率。生物分子处于不断变化之中，很少反应没有酶参与酶的作用机理特异的结构与底物复合,酶的作用特点,只催化热力学允许的反应只加快反应速度,不改变反应平衡点对正逆反应催化作用相同降低反应活化能,酶的催化特点,反应条件温和高效专一多样催化活性受多因素影响,（四）核酸 遗传信息的存储和传递者,核酸贮存遗传信息，控制蛋白质的合成。核酸包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),都是由许多顺序排列的核苷酸组成的大分子。贮存遗
22、传信息的特殊DNA片段称为基因，它编码蛋白质的氨基酸序列，从而决定蛋白质的功能。通过蛋白质的作用，DNA实际上控制着细胞和生物体的生命过程。DNA控制蛋白质的合成是通过RNA来实现的，即遗传信息由DNA转录到RNA，后者决定蛋白质的氨基酸序列。,碱基+戊糖 核苷+磷酸 核苷酸 poly 聚合 核酸(核苷酸之间通过3.5磷酸二脂键连接),核酸的化学结构,碱基,戊糖,磷酸,碱 基,腺嘌呤A,尿嘧啶U,胞嘧啶C,鸟嘌呤G,胸腺嘧啶T,戊 糖,核糖脱氧核糖,核酸的分类,核酸分为：脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid DNA),DNA含四种碱基和脱氧核糖核糖核酸(Ribonucleic acid RNA)，RNA含四种碱基和核糖,核糖的一号碳原子上的羟基与碱基上的氢缩水聚合,核苷酸,核苷酸中核糖的3号或5号碳原子上的羟基与磷酸上的氢缩水聚合,2、核酸的化学结构和空间结构,(1)DNA的空间结构,DNA分子是由两条脱氧核糖核酸长链互以碱基配对相连而成的螺旋状双链分子；DNA主要存在于细胞核内的染色质中，线粒体和叶绿体中也有，是遗传信息的携带者。,主链由磷酸、糖的序列构成，主链的内侧连接不同的碱基，两条主链上的碱基是互补的。,tRNA(转移RNA)的三级结构,(2）RNA的空间结构,RNA分子是单链的，RNA在细胞核内产生，然后进入细胞质，在蛋白质的合成中起重要作用。,
