文档介绍：化学与生命
教学目的与要求:
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教学重点与难点
重点:生物体中的化学元素的重要功能
难点:生物体中的化学元素
生命科学是以生物体的生命过程为研究对象,是由生物学、化学、医学等学科相互渗透形成的交叉学科。生命过程本身可以说就是许多生物体的物质基础和生命活动的基本规律,化学是必不可少的,它不仅提供了方法,而且在理论、技术方面多起着重要的作用。
早在20世纪初,化学家就开始研究单糖、血红素、叶绿素、维生素等生物小分子的化学结构,其后又向生物大分子——蛋白质和核酸进军:首先建立了蛋白质结晶、分离纯化方法,并在此基础上用研究小分子结构的理论和方法去研究生物大分子的结构,进而从50年代起取得了一系列重大突破。蛋白质和核酸的研究成果不仅是生物化学迅速发展,而且由此诞生了结构生物学和分子生物学,并导致了后来围绕基因的一系列研究。20世纪中期,因化学和生物学一起攻克遗传信息分子结构与功能关系的问题,使生命科学的研究轨迹进入以基因组成、结构、功能为核心的新阶段。20世纪的100年间因从事与生命科学相关的化学基础研究工作而获得诺贝尔奖的就有28项之多。
第一节生命体中的化学元素
生命体中的化学元素分类
按照在生物体内存在方式分为:
矿物元素:除C,H,O,N之外的其他元素,一般以无机盐即电解质形态存在,不超过体重的4-5%。
非矿物元素:C,H,O,N,构成水分和有机物,占总体重的95%。
按照在体内含量分为:常量元素(%以上),微量元素(%)
人体中的常量元素有:C, H, O, N, S, P, Cl, Ca, Mg, Na, K 共11种
微量元素有:I, F, Cu, Fe, Si, Zn, Mn, Co 等
按照在体内的作用分为:必需元素、非必需元素和有毒元素
必需元素:维持有机机体正常的生物功能所不可缺少的化学元素。公认的有27种。每种必需元素在体内的含量都有其合适的范围,超过或不足都不利于人体健康。如:/ 天,耐受量为:1000mg/天,当碘含量大于10000mg/天,即会中毒。
非必需元素:是指没有这些元素生命仍可以维持。(含量是变化的)
有毒元素:对生命体具有有害作用的元素。如:Hg, Pb, Cd, Be, Te, As均为有害元素。
二、化学元素在生命体内的作用
构***体组织的重要材料:C, H, N, O, P, S组成生命的基本物质—糖类、蛋白质、核酸等:Ca, P, Mg骨骼和牙齿的重要成分。Fe是血红蛋白和细胞色素的重要成分;胰岛素中含有Zn等。
起运载作用:金属离子或它们所形成一些配合物在体内传递物质和能量代谢过程中气重要作用。如含Fe2+的血红蛋白对O2和CO2起运载作用。
:现已鉴定出3000种以上的酶,约有1/3的酶在它们本身结构中含有金属离子或者虽本身不含金属但必须有金属离子存在才具有活性,前者称为金属酶,后者称为金属激括酶。例如生物体中重要代谢物的合成与降解都需要锌酶的参与,近年还发现锌酶可以控制生物遗传物质的复制、转录与翻译。
、化学特性:Na+、K+、Cl-在维持液体中水、电解质平衡、酸碱平衡发挥着重要的作用。
: Ca2+能激活多种酶起到传递生命信息的“信使”作用。
下面列出了人体中一些生物元素的主要功能。
元素名称
碳
氢
氧
氮
***
***
碘
硫
硒
磷
硅
钾
钠
钙
镁
锌
主要功能
有机化合物的主要组成成分
水及有机化合物的主要组成成分
水及有机化合物的主要组成成分
有机化合物的组成成分
人体骨骼成长所必需的元素
细胞外的阴离子(Cl-),维持体液平衡
甲状腺素的成分
蛋白质的成分
与肝功能肌肉代谢有关的元素
含在ATP等之中,是生物合成与能量代谢必需的元素
骨骼及软骨形成的初期阶段必需的元素
细胞内的阳离子(K+),维持体液平衡
细胞外的阳离子(Na+),维持体液平衡
骨骼、牙齿的主要组分,神经传递和肌肉收缩必需的元素
酶的激活,叶绿素构成,骨骼的成分
锰
铁
钴
铜
钼
钒
铬
酶的激活,光合作用中水分解必需的元素
组成血红蛋白、细胞色素、铁-硫蛋白等,输送氧
形成红血球所必需的维生素B12的组分
铜蛋白的组分,铁的吸收和利用
黄素氧化酶、醛氧化酶,固氮酶等必需的元素
促进牙齿的矿化
促进葡萄糖的利用,与胰岛素的作用机制有关
各种元素在人体组织体液中富集情况大致如下:
头发中:铝、***、钒;
大脑中:钠、镁、钾