(精品)科普知识:化学与健康.ppt
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1、20082008年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖发现并发展了绿色荧光蛋白发现并发展了绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)美国伍兹霍尔海洋研美国伍兹霍尔海洋研究所的科学家下村修究所的科学家下村修(Osamu Shimomura)哥伦比亚大学的马哥伦比亚大学的马丁丁沙尔菲(沙尔菲(Martin Chalfie)加利福尼亚大学圣迭加利福尼亚大学圣迭戈分校的钱永健戈分校的钱永健(Roger Y.Tsien)用绿色荧用绿色荧光蛋白标光蛋白标记的实验记的实验鼠鼠 绿色荧光蛋白绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)最初足从维多最初足从维多
2、利亚多管水母利亚多管水母(Aequoria victoria)中发现的发光蛋白中发现的发光蛋白1。天。天然然GFP的生色团由的生色团由6567位位Ser-Tyr-Gly的氨基酸残基组成的氨基酸残基组成,并经环化和脱氢形成一个咪唑环并经环化和脱氢形成一个咪唑环2。其最大激发峰为。其最大激发峰为395nm,在在475 nm处有一副激发峰处有一副激发峰,最大发射峰位于最大发射峰位于510nm。gfp作为一种新型的报告基因具有许多优越性作为一种新型的报告基因具有许多优越性:首先它分子量首先它分子量较小较小,只编码只编码238个氨基酸的多肽个氨基酸的多肽,对细胞没有毒对细胞没有毒。下下村村修修和和同同伴
3、伴在在从从一一种种特特殊殊水水母母中中提提取取水水母母素素时时,偶偶然然发发现现一一种种在在紫紫外外光光下下发发强强烈烈绿绿色色的的蛋蛋白白。这这就就是是现现在在大大红红大大紫的绿色荧光蛋白。紫的绿色荧光蛋白。马马丁丁沙沙尔尔菲菲在在接接下下来来的的研研究究中中指指出出,水水母母素素和和绿绿色色荧荧光光蛋蛋白白发发光光原原理理不不同同。水水母母素素仍仍是是荧荧光光酶酶的的一一种种,需需要要荧荧光光素素才才能能发发光光。而而绿绿色色荧荧光光蛋蛋白白本本身身就就能能发发光光。这这意意味味着着,绿绿色色荧荧光光蛋蛋白白可可以以很很方方便便地地被被植植入入生生物物体体内内,作作为为一一种种指指示示剂剂
4、,跟踪和判断生物细胞的分子变化。跟踪和判断生物细胞的分子变化。钱钱永永健健改改造造绿绿色色荧荧光光蛋蛋白白取取得得多多项项成成果果,世世界界上上目目前前使使用用的的荧荧光光蛋蛋白白大大多多是是钱钱永永健健实实验验室室改改造造后后的的变变种种。现现在在的的荧荧光光蛋蛋白白不不仅仅荧荧光光更更强强,而而且且除除绿绿色色外外,还还可可以以呈呈黄黄色色、蓝蓝色色,有的还可激活变色。有的还可激活变色。化学与健康化学与健康第一节第一节 人体中的物质组成人体中的物质组成第二节第二节 化学与人体健康化学与人体健康第三节第三节 食品中的化学品食品中的化学品第一节第一节 人体中的物质组成人体中的物质组成一、人体中
5、的化学元素一、人体中的化学元素共有共有37种化学元素,其中种化学元素,其中25 种是生命必须元素,种是生命必须元素,C,H,O,N,S,P,Ca,K,Na,Cl,Mg,Si,Fe,F,Zn,Cu,Se,Sn,I,Mn,Ni,Mo,Cr,Cs,V、常量元素、常量元素:在人体中含量超过在人体中含量超过0.01%的元素的元素共共11种,种,C,H,O,N,S,P,Ca,K,Na,Cl,Mg碳:碳:脂肪、蛋白质、糖类,以脂肪、蛋白质、糖类,以CO2形式排出形式排出氢:氢:H2O水水氧:氧:呼吸,呼吸,CO氮:氮:氨基酸、蛋白质、氨基酸、蛋白质、DNA,RNA钾、钠、氯钾、钠、氯Na、K、Cl控制细胞、
6、组织液和血液的电控制细胞、组织液和血液的电解平衡,以保持体液的正常流通和控制体内的酸碱解平衡,以保持体液的正常流通和控制体内的酸碱平衡,氯是胃酸的主要成分。平衡,氯是胃酸的主要成分。缺钠易患心脏病,钠含量过高,易患高血压,致癌缺钠易患心脏病,钠含量过高,易患高血压,致癌缺钾缺钾全身无力、疲乏、心跳减弱、头昏眼花,全身无力、疲乏、心跳减弱、头昏眼花,严重缺钾还会导致呼吸肌麻痹死亡。此外,低钾会严重缺钾还会导致呼吸肌麻痹死亡。此外,低钾会使胃肠蠕动减慢,导致肠麻痹,加重厌食,出现恶使胃肠蠕动减慢,导致肠麻痹,加重厌食,出现恶心、呕吐、腹胀等症状。临床医学资料还证明,中心、呕吐、腹胀等症状。临床医学
7、资料还证明,中暑者均有血钾降低现象。补充各种水果,香蕉、柑暑者均有血钾降低现象。补充各种水果,香蕉、柑橘等。橘等。夏夏季季,城城里里很很多多人人出出门门都都习习惯惯于于带带一一瓶瓶纯纯净净水水;而而在在农农村村,人人们们外外出出劳劳动动时时喜喜欢欢喝喝的的却却是是茶茶水水。虽虽然然两两者者都都能能补补充充因因大大量量出出汗汗而而丢丢失失的的水水分分,但但是是它它们们的的作作用用却却不不尽尽相相同同。饮饮茶茶不不仅仅能能解解渴渴而而且且能能消消除除疲疲乏乏。为为什什么么饮饮茶茶能能消消除除疲疲乏乏呢呢?原原因因是是夏夏季季人人体体容容易易缺缺钾钾,缺缺钾钾会会使使人人感感到到倦倦怠疲乏,而茶叶中
8、刚好含有丰富的钾。怠疲乏,而茶叶中刚好含有丰富的钾。钙、磷钙、磷钙人体骨骼、牙齿、指甲等的主要元素之一。钙人体骨骼、牙齿、指甲等的主要元素之一。以游离的以游离的Ca2+或无机盐羟磷石灰或无机盐羟磷石灰3Ca3(PO4)2Ca(OH)2的形式存在,前者与钠钾离子有的形式存在,前者与钠钾离子有类似的作用,后者与蛋白质结合成钙结合蛋白。类似的作用,后者与蛋白质结合成钙结合蛋白。缺钙易造成骨疼、背疼、骨折等后果。缺钙易造成骨疼、背疼、骨折等后果。磷人体骨骼、牙齿、指甲等的主要元素之一。磷人体骨骼、牙齿、指甲等的主要元素之一。以无机盐羟磷石灰以无机盐羟磷石灰3Ca3(PO4)2Ca(OH)2的形式存在,
9、的形式存在,也是构成也是构成ATP(三磷酸腺苷)能量分子,是生物合(三磷酸腺苷)能量分子,是生物合成和能量代谢所必须的重要组成成分,是生命物质成和能量代谢所必须的重要组成成分,是生命物质核酸、蛋白质的主控因子。核酸、蛋白质的主控因子。2、微量元素、微量元素:在人体中含量低于在人体中含量低于0.01%的元素的元素共共14种,种,F,I,Fe,Cu,Zn,Mn,Co,Mo,Se,Sn,Cr,Si,Ni,V,其中其中10种为金属元素。种为金属元素。铁人体内的铁有铁人体内的铁有70存在于血红蛋白和肌红蛋存在于血红蛋白和肌红蛋白内,白内,25以铁蛋白形式分布在肝、肾、骨髓中,以铁蛋白形式分布在肝、肾、骨
10、髓中,一小部分铁是氧化酶的辅助因子。当血液中铁蛋白一小部分铁是氧化酶的辅助因子。当血液中铁蛋白浓度达浓度达200 mg/L时,心脏病发病率会高出三倍。因时,心脏病发病率会高出三倍。因为过剩的铁促进自由基的形成,而自由基会损害动为过剩的铁促进自由基的形成,而自由基会损害动脉壁细胞,也会损伤心肌。脉壁细胞,也会损伤心肌。锌锌广泛存在于人体组织如骨骼、肌肉、皮肤、锌锌广泛存在于人体组织如骨骼、肌肉、皮肤、头发、血液、内脏之中,是几十种酶包括头发、血液、内脏之中,是几十种酶包括DNA聚合聚合酶的组成物质。胰岛素,唾液蛋白、转铁蛋白也有酶的组成物质。胰岛素,唾液蛋白、转铁蛋白也有锌的结合。锌的主要作用是
11、:锌的结合。锌的主要作用是:A、维持细胞正常分裂。人体的生长过程主要就是、维持细胞正常分裂。人体的生长过程主要就是细胞不断分裂的过程。缺锌妨碍软骨生长极易造成细胞不断分裂的过程。缺锌妨碍软骨生长极易造成儿童发育不良,身材矮小,甚至导致侏儒症。儿童发育不良,身材矮小,甚至导致侏儒症。B、促进免疫细胞特别是、促进免疫细胞特别是T细胞的生长,提高免疫力。细胞的生长,提高免疫力。C、促进维生素、促进维生素A的吸收,帮助维生素的吸收,帮助维生素A从肝脏转移到从肝脏转移到血液中并到达所需的器官,如眼睛等,眼睛需要维生血液中并到达所需的器官,如眼睛等,眼睛需要维生素素A,视网膜中含有大量的锌,因此,补锌对提
12、高视,视网膜中含有大量的锌,因此,补锌对提高视力有作用。力有作用。D、前列腺含有大量的锌。美国医生临床证实补锌可、前列腺含有大量的锌。美国医生临床证实补锌可以防治前列腺肥大和性功能衰退。以防治前列腺肥大和性功能衰退。E、锌可维持正常的味觉和食欲。缺锌会引起味觉异、锌可维持正常的味觉和食欲。缺锌会引起味觉异常,食欲下降,会引起儿童异食癖,加重发育停滞。常,食欲下降,会引起儿童异食癖,加重发育停滞。动物的瘦肉、肝脏、蛋类及牡蛎等动物的瘦肉、肝脏、蛋类及牡蛎等硒在酶系统和血液正常机能运转中发挥着重要硒在酶系统和血液正常机能运转中发挥着重要作用作用,使人体免疫力增强使人体免疫力增强抑制肝肿瘤以及乳腺肿
13、瘤的抑制肝肿瘤以及乳腺肿瘤的发生发生,并对人体内白血球的杀菌能力有很大的影响。并对人体内白血球的杀菌能力有很大的影响。缺硒缺硒 使人体内白血球的杀菌能力降低使人体内白血球的杀菌能力降低,克山病(生,克山病(生育期妇女和学龄前儿童)、大骨节病(儿童和青少育期妇女和学龄前儿童)、大骨节病(儿童和青少年)年)硒过量硒过量 头发脱落,双目失明甚至死亡。头发脱落,双目失明甚至死亡。鱼类、虾类等水产品,其次为动物的心、肾、肝。鱼类、虾类等水产品,其次为动物的心、肾、肝。蔬菜中含量最高的为金花菜、荠菜、大蒜、蘑菇。蔬菜中含量最高的为金花菜、荠菜、大蒜、蘑菇。碘甲状腺球蛋白是一种含碘的蛋白质,一旦人碘甲状腺球
14、蛋白是一种含碘的蛋白质,一旦人需要就会很快水解为有活性的甲状腺素,一种含碘需要就会很快水解为有活性的甲状腺素,一种含碘的氨基酸,能促进体内物质和能量的代谢、促进身的氨基酸,能促进体内物质和能量的代谢、促进身体生长发育、提高神经系统的兴奋性等生理功能。体生长发育、提高神经系统的兴奋性等生理功能。缺碘缺碘 甲状腺素的合成受到影响,使得甲状腺组织产甲状腺素的合成受到影响,使得甲状腺组织产生代偿性增生,形成甲状腺肿(大脖子病)。克汀生代偿性增生,形成甲状腺肿(大脖子病)。克汀病(主要是儿童,胚胎期和新生儿期缺碘)病(主要是儿童,胚胎期和新生儿期缺碘)碘过量碘过量 甲状腺肿甲状腺肿铬参与糖和脂类的代谢,
15、作用在细胞膜上胰岛铬参与糖和脂类的代谢,作用在细胞膜上胰岛素的敏感部位,能增强体内胰岛素的作用,对糖尿素的敏感部位,能增强体内胰岛素的作用,对糖尿病患者有一定治疗作用。病患者有一定治疗作用。缺铬缺铬 影响视力。影响视力。铬铬 致癌致癌糙米、全麦片、小米、玉米、粗制红糖。糙米、全麦片、小米、玉米、粗制红糖。氟强壮骨骼和牙齿。氟强壮骨骼和牙齿。缺氟缺氟 龋齿,牙齿的主要成分羟磷灰石龋齿,牙齿的主要成分羟磷灰石 Ca5(PO4)3(OH),氟充足时,氟磷灰石,氟充足时,氟磷灰石CaF2 Ca3(PO4)2,牙,牙釉质釉质。氟过量氟过量 氟斑牙,氟过多防碍了牙齿钙化酶活性,牙氟斑牙,氟过多防碍了牙齿钙
16、化酶活性,牙齿钙化不能正常进行,色素在牙釉质表面沉着。齿钙化不能正常进行,色素在牙釉质表面沉着。铜制造红细胞和机体氧化还原体系中有效的催铜制造红细胞和机体氧化还原体系中有效的催化剂;参与构成皮肤、头发等器官,能使身体更好化剂;参与构成皮肤、头发等器官,能使身体更好的利用铁。的利用铁。缺铜缺铜 视力减退、骨骼生成障碍、贫血等视力减退、骨骼生成障碍、贫血等。铜过量铜过量 抑郁、烦躁、呕吐、神经质、关节与肌肉疼抑郁、烦躁、呕吐、神经质、关节与肌肉疼痛。痛。来源:杏仁、大蒜、柑橘、大豆等。来源:杏仁、大蒜、柑橘、大豆等。锰对蛋白质与脂肪的代谢、健康的神经系统、锰对蛋白质与脂肪的代谢、健康的神经系统、免
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