普通生物学-第一章-生命的物质基础
111页1、生命的物质基础,An Essential Chemical Compounds in Life Process,学习目的: 了解和掌握组成生命的基本化学物质及其结构功能。,生命的元素组成,必需元素 磷 Phosphorus 硫 Sulphur 钙 Calcium 钾 Potassium 镁 Magnesium 氯 Chlorine 铁 Iron 锰 Manganese 硼 Boron 锌 Zinc 铜 Copper 钼 Molybdenum 镍 Nickel,有益元素 : 钠(Na)、硅(Si)、铝(Al)、钴(Co)、钛(Ti)、钒(V)、锂(Li)、铬(Cr)、硒(Se)、碘(I)等,生命的分子组成, 水 (H2O) 无机离子 ( Inorganic ions ) 糖类 ( Carbohydrates ) 脂类 ( Lipids ) 蛋白质 ( Protein ) 核酸 ( Nuclear acid ),a、结构,极性分子 高比热 高气化热 大的表面张力 内聚力 高介电常数 良好的溶剂,1、水分子(Water),自由水:溶媒,易蒸发,易结晶 束缚水:不作为溶媒,不易蒸发,不易结晶
2、( -10 -20都不结晶) 自由水/束缚水的比值 影响生物的代谢强度及抗性,生物体中的水,水的表面能力,水的内聚力,b、生理功能,是原生质中的最大的组分; -自由水和束缚水两种形态; 生物代谢反应的底物; 是最佳的物质溶剂; 保持生物体温的相对恒定。,2、无机离子( Inorganic Ion)的生理功能,合成有机物的原料 酶的辅助因子、活化因子、调节因子 细胞内反应体系的缓冲剂,能维持渗透压和pH的相对稳定,(1)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,他们在元素周期表中的分布如图所示。,以人体为例,各种元素在人体中含量见下表,常量元素在人体中含量较大。 微量元素在人体中含量很少。,人体元素成分,常量元素,微量元素,(2). 人体元素成分的营养学意义,要证明某一种微量元素在营养学上是必不可少的,至少需要做下面三个方面的实验:,a 让实验动物摄入缺少某一种元素的膳食,观察是否出现特有的病症。,b 向膳食中添加该元素后,实验动物的上述特有病症是否消失。,c 进一步阐明该种元素在身体中起作用的代谢机理。,只有上述三条都弄清楚,才能确定某种元素是否为营养上必需的元
3、素。 常量元素的重要性比较容易认识。微量元素的营养学研究困难大得多。所以,一些微量元素在1950s 或 1970s 以后才确证为人体必需微量元素。,对必需的微量元素的认识较晚,1920-1930,大约在大部分维生素被认识前后,一批微量元素陆续被人们认识: P : 1918 Cu : 1925 Mg、Mn、 Mo: 1931 Zn: 1934 Co:1935 直到1948年才知道Co是Vb12的成分,1957年Schwarz证实硒是必需的微量元素. Cr: 1959 Si 、F:1972,生物元素的作用,元素名称 主要功能 钾K 细胞内的阳离子,维持体液平衡 钠Na 细胞外的阳离子,维持体液平衡 钙Ca 骨骼、牙齿的主要组分,神经传 递和肌肉收缩必需的元素 镁Mg 酶的激活,叶绿素构成,骨骼成分,元素名称 主要功能 锰Mn 酶的激活,光合作用中水分解必需的元素 铁Fe 组成血红蛋白、细胞色素、铁-硫蛋白等, 输送氧 钴Co 形成红血球所需的维生素B12的组分 锌Ze 胰岛素的成分许多酶的活性中心,元素名称 主要功能 钼Mo 黄素氧化酶、醛氧化酶,固氮酶等必需的元素 钒V 促进牙齿的矿化
4、铬Cr 促进葡萄糖的利用,与胰岛素的作用机制有关 铜Cu 铜蛋白的组分,铁的吸收和利用,(3). 元素营养方面的几个例子,例一、钙(Calcium) a 人每天需要摄入多少钙?,从粪、尿、汗中排出 320-450 mg 吸收率约 40% 320 x 100/40 = 800 mg,b、钙参加几乎每一种生理代谢过程,Ca 在体内的生理作用 骨骼及牙齿 99% 血浆中 10克,需要 Ca 参与的生理过程 肌肉:肌肉收缩 免疫:白细胞吞噬功能 循环:血液凝固 内分泌:激素分泌,毛细血管通透性 骨骼:骨骼形成,微循环改善 神经:神经肌肉应激性 ( Ca 调节多种酶的活性),缺钙引起的疾病,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% 上海地区老年人骨折发生率: 城区 16.5% 农村 6.9%,高血压(美国:5000万,中国:15岁以上占11.8%,约9000万),(还带来别的效应),缺钙,反常钙内流,血管,内皮细胞 平滑肌细胞,中钙反常积储,血管内皮细胞钙化,损伤 胆固醇,脂类沉积 细胞因子
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