生命的基本物质.pptx

哪些元素参与生物体的组成？哪些元素参与生物体的组成？参参与与生生物物体体组组成成的的元元素素总总共共约约二二、三三十十种种，主主要要包包括括C C、H H、O O、N N、P P、S S、CaCa等等，以以上上7 7种种元元素素约约占占生生物物体体的的99.35%99.35%，其其中中C C、H H、O O、N N 4 4种种元素占元素占96%96%。第一节 生命的基本化学元素第1页/共80页以人体为例，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。第2页/共80页表 人体元素成分常量元素微量元素第3页/共80页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？哪一种分子含量最高？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。第4页/共80页一、无机化合物（一）水水q 水占生物体的水占生物体的 6060 以上的重量以上的重量 q 地地球球上上生生命命起起源源于于水水中中，陆陆生生生生物物体体内内细细胞胞也也生活在水环境中生活在水环境中q水的性质影响生命活动水的性质影响生命活动,如：溶解性质，酸碱度如：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，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。酶的活动便无法进行。水对生物体非常重要第5页/共80页摄入（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人体每天摄入和排出的水量第6页/共80页无机盐约占人体重量的无机盐约占人体重量的5%5%；构成构成骨骼、牙齿骨骼、牙齿等坚硬组织；在肌肉其他软组织等坚硬组织；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。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、消化液和血液无机盐作为可溶性盐存在于体液、消化液和血液中。中。无机盐在食物中分布很广，一般指含量较多的钙、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。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。从各种途径排出体外，因此每天必须从食物来补充。（二）无机盐第7页/共80页体液中的主要无机盐有：NaNa+、K K+、CaCa2+2+、MgMg2+2+、ClCl-、HCOHCO3 3-、HPOHPO4 42-2-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。第8页/共80页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。第9页/共80页摄取过量的盐是很危险的l一次服用一次服用150150克盐对人有致死作用。克盐对人有致死作用。l人人体体的的体体液液是是接接近近0.9%0.9%的的盐盐溶溶液液，这这种种浓浓度度是是恒恒定定的的。当当摄摄入入多多量量的的食食盐盐，就就要要有有相相应应的的水水与与之之形形成成0.9%0.9%的的盐盐浓浓度度。因因此此吃吃了了咸咸的的东东西西要要多多喝喝水水就是这个道理。就是这个道理。吃盐太少造成的后果 影影响响生生长长，骨骨骼骼软软化化,全全身身乏乏力力，疲疲倦倦，恶恶心心，呕呕吐吐，食食欲欲不不振振，嗜嗜睡睡甚甚至至昏昏迷迷，医医学学上上称为称为低盐综合症低盐综合症。第10页/共80页吃盐的多少与高血压病的发病率关系l爱斯基摩人 4克/日患高血压病发病率少 l日本北方居民2035克/日，发病率40%。l7克/日 6.9%l10克/日 8.6%l26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%。第11页/共80页吃多少盐为益？l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。l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。lWHO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。第12页/共80页2、钙l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。l一般成人体内含钙总量为1200克。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。第13页/共80页（1 1）人每天需要摄入多少钙？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第14页/共80页 人体每天需要补充钙的数量成人成人 800 mg800 mg婴儿（婴儿（1010个月）个月）400 mg400 mg幼儿（幼儿（33岁）岁）600 mg600 mg少年（少年（1010岁）岁）800 mg800 mg青年（青年（12181218岁）岁）1000 mg1000 mg老年老年 1200 mg1200 mg孕妇孕妇/哺乳哺乳 1500 mg1500 mg第15页/共80页婴、幼、少儿婴、幼、少儿-佝偻病佝偻病老年人老年人-骨质疏松症骨质疏松症上海地区上海地区骨质疏松症骨质疏松症患者患者 男男 20.1%20.1%女女48.1%48.1%其中其中 6060岁以上岁以上 男男 24.9%24.9%女女75.5%75.5%缺钙引起的疾病第16页/共80页l食物中钙的来源以奶和奶制品最好，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。第17页/共80页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。第18页/共80页第19页/共80页富含锌的食物l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。l 动物肝脏、肌肉和骨骼中含锌最高，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。第20页/共80页4、铁l铁的生理功能：l以血红蛋白的形式参加体内氧的运输l以呼吸酶的形式催化生理氧化还原作用。l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。l 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。第21页/共80页微量元素微量元素Fe Fe 氧的运送和酶的活性有关，缺少时，引起缺铁性贫血。Cu Cu 发生冠心病的主要原因，与酶的活性有关。Zn Zn 在青少年的发育生长，癌症等的发病和防治起有作用。Mo Mo （钼）与酶的活性、食道癌的发病率和防治有关。I I 缺碘产生地方性甲状腺肿，幼儿发生呆小症，Mn Mn （锰）与酶的活性有关。Co Co （钴）与酶的活性有关。青春期少女0.015mg/0.015mg/每日。V V （钒）软体动物富有钒；鱼体含量较低。第22页/共80页Zn （锌）（锌）在青少年的发育生长，癌症等的在青少年的发育生长，癌症等的发病和发病和防治起有作用。防治起有作用。Ni （镍）植物中（镍）植物中1555ppm,人为人为0.1ppm；急性白；急性白血病血病.25g/mlSn （锡）影响骨钙化速度；（锡）影响骨钙化速度；Si （硅）矽肺，（硅）矽肺，Si浸润细胞。浸润细胞。F （氟）与牙齿健康有关，缺氟产生龋齿；过多（氟）与牙齿健康有关，缺氟产生龋齿；过多则斑齿和氟中毒。则斑齿和氟中毒。Se （硒）缺硒产生克山病，与肝功能，冠心病发（硒）缺硒产生克山病，与肝功能，冠心病发病和防治有关病和防治有关.第23页/共80页构成生物体的分子主要是有机物。构成生物体的分子主要是有机物。u糖糖u蛋白质蛋白质u脂肪脂肪u核酸核酸二、有机化合物二、有机化合物第24页/共80页（一）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：第25页/共80页第26页/共80页 1.1.单糖单糖 多多羟羟基基醛醛或或多多羟羟基基酮酮称称为为糖糖；单单糖糖主主要要包包括括五五碳碳糖糖和和六六碳碳糖糖.葡葡萄萄糖糖、果果糖糖和和半半乳乳糖糖是是六六碳糖、核糖和脱氧核糖为五碳糖。碳糖、核糖和脱氧核糖为五碳糖。单糖的生物功能：单糖的生物功能：A A、作为多糖的组成元件、作为多糖的组成元件B B、作为燃料、作为燃料C C、组成寡糖参与细胞信号传递、组成寡糖参与细胞信号传递第27页/共80页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由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合而成第28页/共80页重要的多糖有淀粉、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第29页/共80页糖类功能糖类功能：主要释放能量，供机体本身的生命活动所需。主要释放能量，供机体本身的生命活动所需。在在平平衡衡渗渗透透压压(小小分分子子单单糖糖)、支支撑撑植植物物体体(纤纤维维素与木质素构成素与木质素构成)中起重要作用中起重要作用构构成成细细菌菌细细胞胞壁壁(由由氨氨基基酸酸和和糖糖的的多多聚聚体体-聚聚肽肽糖组成糖组成)的主要成分。的主要成分。第30页/共80页 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/生物活性物质。（二）（二）脂类脂类(lipids)(lipids)化合物化合物第31页/共80页n n 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第32页/共80页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n n 磷脂第33页/共80页 类固醇如胆固醇等脂类也是细胞膜的重要成分n 类固醇 血清中的胆固醇太多会促使形成动脉硬化 和心脑血管疾病第34页/共80页维生素第35页/共80页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 第36页/共80页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。第37页/共80页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、角质化或坏死。第38页/共80页食品名称食品名称维生素维生素A含量含量（国际单位（国际单位/100 g）食品名称食品名称维生素维生素A含量含量（国际单位（国际单位/100 g）猪肝猪肝8700鸡蛋黄鸡蛋黄3500鸡肝鸡肝50900鸭蛋鸭蛋1380鸭肝鸭肝8900牛奶粉牛奶粉1400河蟹河蟹5960奶油奶油2700鸡蛋鸡蛋1440鲜奶油鲜奶油830第39页/共80页含-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。第40页/共80页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 第41页/共80页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。第42页/共80页维生素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 第43页/共80页注意以下几个问题。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。第44页/共80页（三）（三）蛋白质蛋白质l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。l 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半。相当于占体重的1718%。第45页/共80页 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第46页/共80页l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n 蛋白质是由20种氨基酸组成的生物大分子第47页/共80页必需氨基酸必需氨基酸：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。第48页/共80页l一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基脱水缩合，形成肽键并生成二肽二肽化合物。不同数目的氨基酸以肽键顺序相连形成多肽多肽，多肽形成蛋白质分子的亚单位第49页/共80页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。n 蛋白质结构与功能的关系第50页/共80页 一级结构 二级结构 三级结构 四级结构n 蛋白质的空间结构第51页/共80页二级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第52页/共80页 -螺旋螺旋第53页/共80页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第54页/共80页-折叠折叠平行-折叠反平行-折叠第55页/共80页折叠:较螺旋伸展的构象，两条或多条肽链间互相以氢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。第56页/共80页第57页/共80页q 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。q 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。第58页/共80页三级结构（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。第59页/共80页三级结构三级结构第60页/共80页四级结构四级结构多亚基构成的寡聚蛋白结构均一寡聚蛋白由相同亚基构成非均一寡聚蛋白由不同亚基构成第61页/共80页四级结构（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。第62页/共80页一级结构二级结构三级结构四级结构螺旋折叠第63页/共80页蛋白质长期摄入不足造成的后果l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。l蛋白质不足，使肝脏功能不能正常维持，其本身将受到损害。l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。l免疫抗体不能正常合成，致使免疫力下降，对一些传染病的抵抗力下降。l胶原蛋白合成发生障碍，伤口不容易愈合。l蛋白质营养不足，同时还会影响生殖机能。第64页/共80页生命过程的催化剂生命过程的催化剂酶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第65页/共80页酶的作用特点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第66页/共80页酶的催化特点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第67页/共80页 （四）核酸（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。第68页/共80页碱基+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)核酸的化学结构核酸的化学结构碱基戊糖磷酸第69页/共80页碱碱 基基腺嘌呤A尿嘧啶U胞嘧啶C鸟嘌呤G胸腺嘧啶T第70页/共80页戊戊 糖糖核糖脱氧核糖第71页/共80页第72页/共80页核酸的核酸的分类分类核酸分为：脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid DNA),DNA含G.A.C.T四种碱基和脱氧核糖核糖核酸(Ribonucleic acid RNA)，RNA含G.A.C.U四种碱基和核糖第73页/共80页DNARNA碱基腺嘌呤(adennine,A)鸟嘌呤(guanine,G)胞嘧啶(cytosine,C)胸腺嘧啶(thymine,T)腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶尿嘧啶(Uracil,U)戊糖脱氧核糖核糖磷酸磷酸磷酸第74页/共80页核糖的一号碳原子上的核糖的一号碳原子上的羟基羟基与碱基上的与碱基上的氢氢缩水聚合缩水聚合核苷酸核苷酸第75页/共80页核苷酸中核糖的核苷酸中核糖的3号或号或5号碳原子上的羟号碳原子上的羟基基与与磷酸磷酸上的氢缩水聚合上的氢缩水聚合第76页/共80页2、核酸的化学结构和空间结构、核酸的化学结构和空间结构(1)DNA的空间结构的空间结构lDNADNA分子是由两条脱氧核糖分子是由两条脱氧核糖核酸长链互以碱基配对相核酸长链互以碱基配对相连而成的螺旋状双链分子；连而成的螺旋状双链分子；DNADNA主要存在于细胞核内的主要存在于细胞核内的染色质中，线粒体和叶绿染色质中，线粒体和叶绿体中也有，是遗传信息的体中也有，是遗传信息的携带者。携带者。第77页/共80页主链由主链由磷酸、糖磷酸、糖的序列构成，主的序列构成，主链的内侧连接不链的内侧连接不同的同的碱基碱基，两条两条主链上的碱基是主链上的碱基是互补的。互补的。第78页/共80页tRNA(转移转移RNA)的的三级结构三级结构(2）RNA的空间结构的空间结构lRNARNA分子是单链的，分子是单链的，RNARNA在细胞核内产在细胞核内产生，然后进入细生，然后进入细胞质，在蛋白质胞质，在蛋白质的合成中起重要的合成中起重要作用。作用。第79页/共80页感谢您的观看！第80页/共80页