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1、第三章 生命的化学基础生物体的分子组成生物分子中的共价键与键能类类型键键能（kJ/mol） 类类型键键能*（ kJ/mol） 单键单键 双键键O-H 458 C=O 708H-H 433 C=N 612P-O 416 C=C 608C-H 413 P=O 500C-O 350 三键键*C-C 346 CC 813S-H 338C-N 297C-S 258N-O 220S-S 212*指键键断裂所需要的能量 *生物分子中很少见见一、生命有机体中的化学键 非共价的相互作用力包括氢键、离子键、范德瓦尔力、疏水力。 k 氢键（hydrogen bonds） 由两个原子来分享一个氢原子，具有高度定向性，
2、一个是氢供体，另一个是氢受体 k 范德瓦尔力（Van der Waals bonds）一定距离内的原子之间通过偶极发生的相互作用，本质上也是静电引力k 疏水力（hydrophobic interaction）非极性分子或基团在水相环境中相互吸引、聚集的作用力 k 离子键（ionic bonds）正、负电荷之间的静电引力 4 种非共价作用力的示意图 范德瓦尔接触距离 构成细胞 的分子无机化合物水无机盐糖类二、生命的分子组成有机化合物脂类蛋白质核酸生物大分子有机小分子类脂生物大分子参与生命有机体活动的许多分子是非常巨大的，我们把生物机体中这些巨大的分子称为生物大分子（biological macr
3、omolecules）。生物大分子通过组成它们的单体之间的非共价相互作用，形成特定的空间结构，从而具有了不同的生物学功能。 生物大分子是表现生命特征的基本物质。 血红蛋白的空间结构核酸,蛋白质和多糖是主要的生物大分子有机小分子细胞中还存在许多具有独特功能的有机小分子物质, 也是合成较大分子的前体。如： 核苷酸、氨基酸、 葡萄糖、脂肪酸、胆碱、甘油等。类脂类脂（如磷脂）是富含碳氢元素的一族生物小分子， 其在水溶液中溶解性较差、兼具亲水和亲脂特性。细 胞的膜结构就是大量磷脂分子的聚合体。 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
4、占比例最大 的化学成分生物体的化学组成水是生命有机体中含量最多的物质，一般占体重的60%- 70%水有自由水和结合水，前者流动性大，含量可变，后者 主要存在在胶体中，相对稳定水分子是极性分子，既是氢键的受体，又是氢键的供体 。水分子的极性和形成氢键的能力使其具有高度反应性水有高的介电常数（80），因此是众多反应物的优良的 溶剂，使其自由扩散或发生相互作用没有水就没有生命。三、组成生命的分子水水分子水分子 结构和特性结构和特性水溶液中的离子水分子竞争羰基氧与亚氨基氮之间的氢键水分子结构图水母97%藻类90%鱼类80-85%蛙78%高等植物 6080%哺乳动物，65%水细胞中含量最多的化合物（1）
5、存在形式结合水自由水（2）生理功能1）结合水是细胞结构的重要组成成分 2）水分子极性强，是良好的溶剂 3）自由水流动性强，是物质运载的介质4）水的比热较大，有利于维持生物体的体温5）直接参与体内的生化反应（光合、水解等）结合水和自由水的转化与新陈代谢的关系生物体内的结合水和自由水，能够随着 生物体新陈代谢活动的进行而互相转化。当自由水的比例上升时生物体的新陈代谢 就旺盛，生长迅速；相反，当自由水向结合水 转化较多时，新陈代谢就缓慢。根据水的存在形式和生理功能思考：落叶植物体内自由水/结合水的比值，冬季与夏 季相比有何不同？a.相等b.夏季大c.冬季大d.不确定It is righ t!思考v在
6、探索外星空间是否存在生命的过程中,科学家始终 把寻找水作为最关键的一环。这是因为水在生命中 的意义是( )A.水可以降温B.水在生物体内可以流动C.水能与蛋白质结合D.生化反应必须在水中进行Dv科学饮水v早晨起来不要空腹锻炼，最少要喝一杯水，空 腹锻炼很容易得胆结石。v -晨起一杯水，赛过吃鸡腿。v夏天，中老年人喝水要注意，凉开水可以喝， 但不能暴饮凉开水。水的小 知识v科学饮水v一忌渴了再饮v二忌过量暴饮水。 v三忌饮生水 v四忌饭后立即饮水 水的小知识开水与健康v 把水烧开的目的是为了杀死凉水中所残留的细菌 ,但若长时间让水处于沸腾状态,则所得到的开水反 而会给人体健康产生危害。这是由于随
7、着水份的不 断蒸发，溶于水中的矿物质和重金属子浓度会逐渐 地浓缩,特别是水中硝酸根离子会逐步地被还原成 亚硝酸根，最后在人体内合成为强致癌物亚硝胺。 所以,通常水烧开后持续3-5分钟即可。科学饮水凉开水与健康v将开水自然冷却到室温后便成为凉开水。凉 开水中的氯含量比煮沸前减少一半多，而其 中的微量元素的量基本不变,且水的表面张 力、密度、粘度和导电率等理化性质指标， 与人体内活细胞中的生理水非常接近。所以 ，饮用凉开水对人体健康很有益。科学饮水凉开水与健康v凉开水功效之一：复活神水v由于凉开水具有上述的一些特点,因而它更容 易透过细胞膜，促进人体新陈代谢，增加血液 中血红蛋白的含量，提高内脏器
8、官脱酶的活性 ，有效地降低积累在肌肉中的“疲劳素”乳酸 。所以国外有的专家称之为“复活神水”。凉开水与健康v凉开水功效之二：止咳祛痰v 凉开水的止咳祛痰作用体现在三个方面:v一是对咽喉的湿润，有利于局部炎症的治愈,解 除局部痒痒之感,阻断咳嗽反射; v二是通过对咳嗽、发热病人因脱水而造成的粘 稠分泌物的稀释,使其能易于咳出，并减缓病变 部位的症状。凉开水与健康v 三是多饮用凉开水，在解除脱水症 状的同时，可改善血液循环，使机体代 谢所产生的废物或毒素，迅速从尿液排 出体外，从而可适当减轻毒物积留对呼 吸道产生的刺激作用。凉开水与健康v凉开水功效之二：清除毒素v 清晨起来先喝一杯凉开 水或温开水
9、,有利于沉积了一 晚上的毒素尽快随尿液和粪 便排出体外。因为空腹喝下 去的水,很快便进入小肠，再 被血液吸收,一小时左右就可 以补充给全身的细胞组织。水中毒水在人体内约占体重的65%至70%，且在体内维 持相对稳定。人体细胞的细胞膜是半透膜，水可以自由 渗透，如果饮入大量的水，血液和间质液就补充衡释， 渗透压降低，水就会渗透到细胞内，使细胞肿胀而发生 水中毒。其中尤以脑细胞反应最快，一旦脑细胞水肿， 颅内的压力就会增高，导致头昏脑涨、头痛、呕吐、乏 力、视力模糊、嗜睡、呼吸减慢、心律减速，严重时则 产生昏迷、抽搐甚至危及生命。发生水中毒时，血液中 水分过多，血液中的氯化钠浓度下降，出现衡释性低
10、血 钠，病人会出现全身肌肉疼痛和痉挛。 v常用饮用水的种类矿泉水 从地下深处自然涌出的或经钻井采集的，含有一定量的矿物质、微量元素或其他成分，在一定区域未受污染并采取 预防措施避免污染的水；在通常情况下，其化学成分、流 量、水温等动态指标在天然周期波动范围内相对稳定。纯净水 符合生活饮用水卫生标准的水为水源，采用蒸馏法、去离子法或离子交换法、反渗透法及其他适当的加工方法制 得的，密封于容器中，不含任何添加物可直接饮用的水。 现时市场上所销售的纯净水，绝大部分是采用自来水作为 水源生产的。 水的小知识v常用饮用水的种类天然净水 以天然水为原料，采用过滤、消毒或灭菌等物理方法，祛除了水中的微生物和
11、其他有害成分，保留了对人体有益的 矿物质和微量元素，不含任何添加物，密封于容器中可直 接饮用的水。天然水是指源于地下架构的泉水、井水和未 受污染的地表水，而不是源于市政供水系统或公共供水系 统的水。 矿物质水 在纯净水的基础上添加了人工矿化液或矿化物而制成的水。 水的小知识v常用饮用水的种类蒸馏水 用蒸馏方法制备的纯水，叫做蒸馏水。目前市场上所销售的饮用蒸馏水生产工艺为：先将源水制成纯净水，然后用 纯净水再通过蒸馏机蒸馏而制成的。太空水采用RO（反渗透，过滤级别0.1nm 1nm（纳米）=10的-9 方米）膜处理技术对自来水进行终端净化后的水 .膜处理技术是目前最成熟的水处理技术，来源于宇航员
12、在飞船上 获得饮用水的原理。采用这种方法处理后，细菌、病菌、 重金属等肉眼看不到的有害物质都被排除在膜外。 水的小知识v常用饮用水的种类弱碱性水 普通的水一般pH性为中性（pH=7），根据电气分解原理，电解制水机把水分离成氧化水和还原水，分别是酸性水 （pH7）和碱性水（pH7）。 白开水 凡是符合国家饮用水标准的水都是好水。水的小知识v常用饮用水的种类苏打水 苏打水是每升含0.40.6克的碳酸氢钠（NaHCO3），或直接在饮用水及饮料中冲入二氧化碳使其达到饱和的一类 饮品。苏打水因其头顶“健康、时尚的弱碱性水”光环，近期渐成流行饮品。虽然一瓶看上去与普通汽水无异的苏打 水售价是普通纯净水的数
13、倍，但喝的人还是很多。炎热的夏天，人们饮用苏打水后，会在胃里产生二氧化碳并以呃逆排出，呼出热气，使人感觉心旷神怡。胃肠道 通过其自身的调节功能很快将进入体内的弱碱性苏打水的 pH值调节至机体内环境的pH值，这样循环往复，即便长期饮用，机体的酸碱平衡也始终维持在正常范围内。水的小知识苏打水是否真如宣传所说，能够中和体内酸毒，改 善酸性体质呢？v常用饮用水的种类运动饮料 特点：一定的糖含量 适当的维生素适量的电解质作用：补充水分，维持体液正常平衡；迅速补充能 量，维持血糖的稳定；及时补充能量；改善和提 高代谢调节能力；改善体温调节和心血管机能等 。因此，运动饮料不仅解口渴，更解体渴。 水的小知识在
14、没有运动或大量流汗的情况下，是 否适宜饮用运动饮料的 v因为这类饮料中含有钾、钠、钙、镁等电解 质，如果人体没有损失过多的电解质，饮用 运动饮料就会摄入过多的电解质，需要由水 分将他们排出体内。对于一个肾脏机能正常 的人来说，这不是问题；但当肾脏功能异常 时，就会加大肾脏的负担，容易造成钠等成 分的滞留，引起水肿。过量的钠元素还会增 加心脏的负荷，引起血压升高。 v无机盐是体内除去碳、氢、氧、氮以外的其 它所有无机元素的统称。 v尽管人体内无机元素种类众多，但其总量约 占人体体重的4 。无机盐含量少v无机盐在体内的分布极不均匀。例如钙和磷绝大部 分在骨和牙等硬组织中，铁集中在红细胞，碘集中 在
15、甲状腺，钡集中在脂肪组织，钴集中在造血器官 ，锌集中在肌肉组织。 v无机盐对组织和细胞的结构很重要，硬组织如骨骼 和牙齿，大部分是由钙、磷和镁组成，而软组织含 钾较多。体液中的无机盐离子调节细胞膜的通透性 ，控制水分，维持正常渗透压和酸碱平衡，帮助运 输普通无素到全身，参与神经活动和肌肉收缩等。 有些为无机或有机化合物以构成酶的辅基、激素、 维生素、蛋白质和核酸的成分，或作为多种酶系统 的激活剂，参与许多重要的重理功能。例如：保持 心脏和大脑的活动，帮助抗体形成，对人体发挥有 益的作用。 无机盐（1）存在形式主要以离子状态存在少数以化合物形式存在（2）生理功能1）是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分2）维持生物体正常的生命活动 3）维持细胞的渗透压和酸碱平衡你知道吗 ?v 高温条件下工作的人为 什么应当特别注意补充足够 的水和无机盐?高温条件下工作，会丢失大量的水 和无机盐。如不及时补充水和无机盐， 就会导致机体的细胞外液渗透压下降并 出现血压下降，心率加快，四肢发冷等 症状，严重的甚至昏迷。这时只要及时 补充生理盐水（0.9%），就可以缓解 上述症状。思考题v生命的分子组成v水分子的生理功能v无机盐的生理功能再见！再见！
