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1、生活 化学与我 生命健康,化学与生命健康,生命过程就是生物体发生的各种物质转化以及能量转化的总结果。在生命活动过程中，化学元素和营养物质则通过食物链循环转化，再通过微生物分解返回环境。危害人类健康的疾病都与体内某些元素平衡的失调有关。,生命化学进化过程四个阶段 ：,从无机小分子物质生成有机小分子物质； 从有机小分子物质形成有机高分子物质； 从有机高分子物质组成多分子体系； 从多分子体系演变为原始生命。,生物体中的化学元素的分类和主要功能,存在于生物体内的元素可分为： 必需元素、常量元素和微量元素； 非必需元素； 有毒（有害）元素。人体内大约含30多种元素，其中有11种为常量元素，C、H、O、N
2、、S、P、C1、Ca、Mg、Na、K等，约占99.95 ，其余的0.05为微量元素或超微量元素。,构成人体的必需元素：C、H、O和N四种元素约占人体体重的96。此外，体内还有少量P、NaCl。对于每种必需元素，都有一段其相应的最佳健康浓度，有的具有较大的体内恒定值，有的在最佳浓度和中毒浓度之间只有一个狭窄的安全限度。,有2030种普遍存在于组织中的元素，它们的浓度是变化的，而它们的生物效应和作用还未被人们认识，有待于研究，所以称它们为非必需元素。另外一些则是能显著毒害机体的元素。如，血液中非常低浓度的铅、镉或汞，具有有害的作用，就可称为有毒元素，亦称有害元素。,每一种必需元素在体内都有其合适的
3、浓度范围。例如，人们对碘的最小需要量为0.1 mg /天，耐受量为1000 mg/天，当大于10000 mg/天即为中毒量。有时元素的过量可能比缺乏更令人担忧，因为某个元素的缺乏易于补充，而过量往往则难以清除，或清除过程中会产生副作用。,元素在生物体内所起到的生理和生化作用,结构材料：无机元素中Ca、P构成硬组织，C、H、O、N、S构成有机大分子结构材料，如多糖、蛋白质等。 运载作用：如含有Fe2+的血红蛋白对O2和CO2的运载作用等。组成金属酶或作为酶的激活剂。 调节体液的物理、化学特性：存在于体液中的Na+、K+、Cl-等发挥了重要作用。,“信使”作用：化学信号的接受器是蛋白质。Ca+作为
4、细胞中功能最多的信使，它的主要受体是一种由很多氨基酸组成的单肽链蛋白质，称钙媒介蛋白质(分子量为16700)。有些元素可同时在几个方面发挥作用：例如，Ca2+就有多方面的生物功能。,钙,钙是骨骼和牙齿的主要成分。调控人体正常肌肉收缩和心肌收缩，同时起细胞信使作用。例如，血液中Ca2+过多，会造成神经传导和肌肉反应的减弱，使人对任何刺激都无反应，但血液中Ca2+太少，又会造成神经和肌肉的超应激性，在这种极度兴奋的情况下，微小的刺激，比如一个响声、咳嗽，就可能使人陷入痉挛性抽搐。,磷,磷，骨骼和牙齿中除了含Ca外，磷也是一种重要的元素。体内90的磷是以磷酸根PO43-的形式存在。磷的化学规律控制着
5、核糖、核酸以及氨基酸、蛋白质的化学规律，从而控制着生命的化学进化。,K+、Na+和C1-在体内的作用,K+、Na+和C1-在体内的作用是错综复杂而又相互关联的。K+和Na+以KCl和NaCl的形式存在。K+、Na+、C1-的首要作用是控制细胞、组织液和血液内的电解质平衡，对保持体液的正常流通和控制体内的酸碱平衡都是必要的。Na+和K+（与Ca2+和Mg2+一起）有助于使神经和肌肉保持适当的应激水平。NaCl和KCl的作用还在于使蛋白质大分子保持在溶液之中，并使血液的粘性或稠度调节适当。人体的许多重要机能对这三种离子都有依赖关系，体内任何一种离子不平衡，都会对身体产生影响。,微量元素在不同体内部
6、位的水平与人体健康关系极大。有些疾病的发生和微量元素的平衡失调关系密切。例如我国地方病-克山病是与缺硒有关的心肌坏死；地方性甲状腺肿、地方性克汀病则是由于严重缺碘引起的等等。人体中也含有非必需微量元素，甚至有害元素如Cd、Hg、Pb、F等，这和食物、水质及大气的污染关系甚大。,生命的基础能源 糖类,糖类包括葡萄糖、果糖、乳糖、淀粉、纤维素等，它们是人体重要的能源和碳源。它们是人体重要的能源和碳源。糖分解时释放能量，供生命活动的需要，糖代谢的中间产物又可以转变成其他的含碳化合物如氨基酸、脂肪酸、核苷等。糖的磷酸衍生物可以生成DNA、RNA、ATP等重要的生物活性物质。植物光合作用产生的糖类是动物
7、的重要营养来源。,脂肪,脂肪属于类脂物质。脂类具有重要的生物功能，它是构成生物膜的重要物质，几乎细胞所含有的磷脂都集中在生物膜中。类脂物质，主要是油脂，是肌体代谢所需燃料的贮存形式和运输形式。人类的一些疾病如动脉粥样硬化、脂肪肝等都与脂类代谢紊乱有关。植物油与动物油脂。,各种维生素的摄食量虽然应适当充足，但并非愈多愈好。过量的维生素A、D和烟酰胺都有毒性，例如，维生素D摄食过量会引起乏力、疲倦、恶心、头痛、腹泻等，还可使总血脂和血胆固醇量增加，妨碍心血管功能。过量维生素D之所以产生毒性，主要是因它不易排泄，肌体只能从胆汁排出一部分过多的维生素D。维生素C、B1、B2、B6等虽然无毒性，但超过肌
8、体所能利用和储存的量即由尿和其他体液排泄出体外。这再一次证明，生命体对任何营养素的需求都是有其浓度范围的。,无机盐又称矿物质，人体及动物所需的矿质元素有K、Na、Ca、Fe、Mg、Cu、Mn、Co、P、S、C1、I、F、Se等，它们是构成骨、齿和体液（血液、淋巴）的重要成分。体内许多生理作用也靠无机盐来维持。膳食中长期缺乏某些无机盐会出现营养不良症状。食物中缺铁，血液的血红蛋白就变得不足，经血流运送到各部位的氧气也就减少，这种情况被称为缺铁性贫血。钙是骨骼的主要成分，缺钙会得佝偻病和龋齿。,无机盐,缺碘最严重的危害是影响儿童的智力，甚至会使其终生难以得到改善。碘缺乏会导致地方性甲状腺肿（俗称大
9、脖子病）。海带被认为是营养价值较高的食品，不仅含碘丰富，可防治甲状腺肿大，促进智力发育，且蛋白质含量较高，具有18种氨基酸。此外，其中Ca、P、Fe等矿物质及维生素的含量也较丰富。,生命的根源物质核酸,核酸的组成从元素组成来讲，核酸除含碳、氢、氧、氮四种元素外。还含有大量的磷，个别的核酸中还含有硫。核酸中约含15-16的氮和9-10的磷。根据核酸中所含戊糖的种类不同。可将核酸分成脱氧核糖核酸和核糖核酸两大类。脱氧核搪核酸简称DNA，其相对分子质量约为106-108，主要存在于细胞核中。核糖核酸简称RNA，其相对分子质量约为2500到l06，大部分存在于细胞质中。DNA实际上是一个聚合链它主要是
10、由腺嘌呤(A)、乌嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)四种含氨碱基与脱氧核糖的1-位碳原子相连接而成的。RNA在结构上与DNA相似，不同的是用核糖代替了脱氧核糖，用尿嘧啶(U)代替了胸腺嘧啶。,核酸的生物性能,每一个细胞核中都有DNA片断，每一个片断被称为一个染色体，遗传物质的主要载体是染色体。基因是DNA分了中含有遗传信息并能表现生理功能的片段，每个DNA分子部含有很多个基因，每个基因中核苷酸排列顺序都不同。人体有10万个基因，一个基因由约5002000个核苷酸分子组成。以原有DNA为模板，照其原样合成新一代DNA的过程，叫做DNA的复制，也就是以一条链为基础复制出另一条互补链的过程。,
11、生命反应中的催化剂酶,酶是活细胞产生的具有催化能力的一类特殊的蛋白质。生物体内新陈代谢等各种化学变化，都是在各种酶的作用下进行的。所谓新陈代谢，指的是生物与外界环境之间的物质和能量交换以及生物体内物质和能量转变的过程。同化作用和异化作用是新陈代谢过程的两个方面。如果没有酶、生物体内成千上万种化学变化都不能顺利、迅速进行，新陈代谢就会中断，生命活动也就停止了。因此，酶被称为生命的催化剂。,酶的分类,人们已发现的酶有数千种，根据酶的催化性能可分为氧化还原酶、水解酶、转移酶、异构酶和合成酶等。由于有机分子的氧化作用最常见的是失去氢原子，因此这个反应叫做脱氢作用，催化这类反应的酶叫做脱氢酶。水解酶是催
12、化消化道中食物水解作用的酶，它们包括酯酶（胆碱酯酶、磷酸酶、焦磷酸酶）、糖酶（麦芽糖酶、蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶等）和蛋白酶（胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、凝血蛋白酶等）。,酶的催化作用的特点,高效性 比一般无机催化剂高1071013，反应速率很快，少量酶就可以起到很强的催化作用。例如一份淀粉酶能催化100万份淀粉，使其水解成麦芽糖。 专一性 如同一把钥匙开一把锁一样，一种酶只能对一种物质的化学反应起作用。 条件温和性 在接近体温和接近中性的条件下，酶就可以起作用。在3050之间，酶的活性最强，超过适宜温度时，酶的活性逐渐丧失。,营养与健康,世界卫生组织给予健康的定义是：“一个人只有在躯体
13、健康、心理健康、社会适应良好和道德健康四个方面健全，才是健康的人。” 近代营养学是在生理学和生物化学的基础上逐渐形成的，它是一门综合性的学科。营养学研究不同人的不同营养需求，以便使儿童发育健壮、聪明，使成年人精力充沛，使老年人健康长寿。营养学是以新陈代谢为基础的生物化学。营养素就是食物的组分，主要包含糖类、脂肪、蛋白质、维生素、无机盐和水等六类物质。人从食物中摄取这些营养素。,随着我国国民温饱问题的基本解决，人们在饮食上注重营养是必然的趋势。但要做到膳食平衡，饮食有节。现在认识是，多样化的膳食既是获得各种适量基本营养素的最好方法，同时也是避免食品中有毒物质达到有害剂量的有效方法之一。,树立平衡
14、营养观念,从实用营养观点看，比较容易缺乏的无机元素有钙、铁和碘。 体质强弱、智力高低、免疫能力优劣以及人体衰老的迟早、癌瘤的形成等都与营养质量、各种营养素之间的配比有一定的关系。合理的营养可以防治多种疾病。营养学家主张用食物来满足对营养的需求。营养学家承认有科学实验依据的保健品，实验依据不只是含量测定，而必须有生物效应试验和人体应用观察，要有充足的数据说明其服用剂量能达到预期效果，当然还必需有可靠的卫生质量保证。但是营养学家提倡的仍然是合理的膳食，合理膳食是营养之本。,合理膳食,合理膳食就是要树立平衡营养观念。所谓平衡营养，就是指通过食物补充人体所需的热能和营养素，以满足人体的正常生理需要，并
15、且各种营养素之间比例要适当，以利于营养素的吸收和利用。很多专家与学者的共识是：营养紊乱和营养过剩已成为诱发危及生命疾病的原因。例如，锌过高可影响铁的吸收；维生素A、D过多也会中毒；适量的维生素A，E或锌会促进免疫功能的提高，而过高则可抑制等。因此，树立科学的营养观念-平衡营养观念，正是指导人们合理膳食，正确补充营养素。,人体对营养的需要是多方面的，营养平衡就是要按各类人体不同需要，科学地安排搭配蛋白质、脂肪、维生素、矿物质、纤维素等各种营养成分。例如人体既需要动物蛋白，也要有植物蛋白。我们摄取的大多数氮正是来源于吃的植物蛋白和动物蛋白。人体内没有氨基酸的贮存形式，这与糖类、类脂物不同。,糖类和
16、类脂质分别以糖原和脂肪的形式贮存在体内。健康的成人体内保持着氮的平衡，即排出的氮和通过食物吸收的氮一样多。正在成长的少年儿童处于氮的正平衡，即吸收的氮比排出的氮多，因为他们需要氨基酸合成新的组织。氮的负平衡则是排出的氮比吸收的氮多，常由于营养不良、饥饿等状况引起的。,健康长寿是人类的共同愿望，大量研究表明，肌体的衰老受各种因素的影响，而其中饮食状况是一项很重要的因素。可以说，人类健康长寿最关键的因素之一是维系人体内几十种元素的平衡。若体内元素平衡失调，就会导致患某种疾病，而治疗疾病就是补充和调节人体元素平衡。人体内元素的平衡有两种含义，一是某个元素在人体内含量要适宜；二是人体内的各种元素之间要有一个合适比例才能协调工作，才会有益于健康。,多样化的膳食就是获得各种适量营养素的最好方法。随着对必需营养素及其相互关系知识的丰富和深入，对有效地利用食物资源、科学加工食品、合理调配膳食和充分发挥营养效能等，提供了科学基础。人在生命活动过程中，通过食物和食物链方法以补充和调节体内元素的平衡，对预防疾病，维护健康意义重大。,
