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1、2008年度诺贝尔生理医学奖 20082008年诺贝尔生理学或医学奖授予年诺贝尔生理学或医学奖授予德国德国科学家科学家哈拉尔德哈拉尔德楚尔楚尔豪森豪森（右）（右）及两名法国及两名法国科学家科学家弗弗朗索瓦丝朗索瓦丝巴尔巴尔西诺西（左）西诺西（左）和和吕吕克克蒙塔尼蒙塔尼（中）（中） 1 德国德国人人哈拉尔德哈拉尔德楚尔楚尔豪森豪森在上世纪在上世纪7070年代年代开开始的研究中发现导致始的研究中发现导致宫颈癌的宫颈癌的HPVHPV（人乳头状瘤病（人乳头状瘤病毒）毒）, ,为宫颈癌疫苗的诞生奠定了基础。为宫颈癌疫苗的诞生奠定了基础。法国人弗法国人弗朗索瓦丝朗索瓦丝巴尔西诺西和巴尔西诺西和吕克吕克蒙
2、塔尼蒙塔尼在上世纪在上世纪8080年代年代发现了发现了艾滋病病毒艾滋病病毒, ,1983年年5月月,他们的论文发他们的论文发表在美国著名学术期刊科学表在美国著名学术期刊科学上。上。使医学界找到使医学界找到了确诊艾滋病病毒感染的办法了确诊艾滋病病毒感染的办法, ,延缓了这种病毒的延缓了这种病毒的传播。传播。2第四章第四章 生物的新陈代谢生物的新陈代谢 第一节第一节 生命的基本化学组成生命的基本化学组成 第二节第二节 能量与代谢能量与代谢 第三节第三节 细胞呼吸细胞呼吸 第四节第四节 光合作用光合作用 3第一节 生命的基本化学组成一、生命所需的基本元素二、分子和化学键三、水和无机盐四、生物体的有机
3、分子组成第四章第四章生物的新陈代谢生物的新陈代谢4一、生命所需的基本元素人体神奇之躯由哪些元素组成? 自然界共有100多种元素，生物体中约有30多种： 常量元素: 11种，重量百分比99.9% C、H、O、N、S、P 97.6% Ca 、Na 、K、Cl、Mg 2.4%，维持渗透压酸碱平衡 常量元素常量元素 O C H N Ca P K S Na Cl Mg重量百分比重量百分比 65.0 18.5 9.5 3.3 1.5 1.0 0.4 0.3 0.2 0.2 0.15微量元素:14种，重量百分比0.01%Ni Cr Cu Co F I Fe Mn Mo Se Si Sn V ZnNi Cr
4、Cu Co F I Fe Mn Mo Se Si Sn V ZnFeFe与血红蛋白（铁是血红蛋白、肌红蛋白、细胞与血红蛋白（铁是血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素酶类以及多种氧化酶的色素酶类以及多种氧化酶的组成成分组成成分，缺铁性贫，缺铁性贫血）；血）；I I与甲状腺素与甲状腺素（甲亢、克汀病、不育）；（甲亢、克汀病、不育）；ZnZn、MnMn 是是7070多种酶的必要成分；多种酶的必要成分；SeSe（硒）与克（硒）与克山病（一种地区流行的原发性心肌病，于山病（一种地区流行的原发性心肌病，于19351935年年在黑龙江省克山县首次发现）；在黑龙江省克山县首次发现）；CuCu与儿茶酚；与儿茶酚；CrC
5、r与糖代谢。与糖代谢。6成年人缺碘成年人缺碘造成地方性造成地方性甲状腺肿甲状腺肿，幼儿，幼儿缺碘得的是呆小症，又叫缺碘得的是呆小症，又叫克汀病克汀病，这样的，这样的孩子不仅矮小，还有严重的智力障碍孩子不仅矮小，还有严重的智力障碍。甲亢甲亢是甲状腺机能亢进症的简称，系指是甲状腺机能亢进症的简称，系指由多种原因导致甲状腺功能增强，由多种原因导致甲状腺功能增强，甲状腺甲状腺肿大肿大是甲状腺功能亢进（是甲状腺功能亢进（简称简称甲亢）的一甲亢）的一个特征个特征。7二、分子和化学键二、分子和化学键1.1.分子分子（是保持物质化学性质最小的粒子）（是保持物质化学性质最小的粒子）2.2.化合物化合物（由两种或
6、两种以上元素构成的纯净物）（由两种或两种以上元素构成的纯净物）3.3.共价键共价键非极性共价键：非极性共价键：H H2 2，O O2 2，CHCH4 4极性共价键：极性共价键： H H2 2O O4.4.离子键离子键 5.5.弱键弱键氢键氢键范德瓦尔作用力范德瓦尔作用力疏水作用疏水作用 8( (一一) ) 水的特性水的特性 1.1.水是水是强极性分子强极性分子 2. 2.水的比热容大水的比热容大 3. 3.水的水的蒸发热大蒸发热大 4. 4.水是良好的溶剂水是良好的溶剂 5.5.水直接水直接参与代谢过程的许多反应参与代谢过程的许多反应三、水和无机盐三、水和无机盐9 1.1.水是强极性分子水是强
7、极性分子 每个分子可与每个分子可与4 4个相邻分子形成氢键。个相邻分子形成氢键。102.2.水的比热容大水的比热容大能吸收较多热量而本身温度升高不多的高热容量能吸收较多热量而本身温度升高不多的高热容量,是酒精或油的是酒精或油的2倍，铝的倍，铝的4倍，铁的倍，铁的10倍倍对环境温度的变化有巨大的调节力：对环境温度的变化有巨大的调节力：稳定大气温度稳定大气温度稳定海洋温度稳定海洋温度113.3.水的蒸发热大水的蒸发热大 蒸发时所需的汽化热大蒸发时所需的汽化热大 使地球有丰富的液态水使地球有丰富的液态水使生物避免过热，稳定体温使生物避免过热，稳定体温水是自然界中唯一的能够在地球的平常温度内水是自然界
8、中唯一的能够在地球的平常温度内以以固态、液态和气态三种状态固态、液态和气态三种状态出现出现的物质。的物质。在在25度下，强磁场能使水结冰度下，强磁场能使水结冰12水的三态共存奇观水的三态共存奇观13水的结冰和膨胀水的结冰和膨胀14 4.4.水是良好的溶剂水是良好的溶剂 活细胞内活细胞内pH7,H+和和OH-影响细胞影响细胞分子的结构和功能分子的结构和功能. pH pHpH pH胃液胃液 1.6 1.6 唾液唾液 6.6 6.6柠檬汁柠檬汁 2 2 纯水纯水 7.0 7.0醋醋,wine 3 ,wine 3 海水海水 8 8番茄汁番茄汁 4 4 抗胃酸药抗胃酸药 9 9雨水雨水 5.6 5.6
9、氨清洁剂氨清洁剂 11 11155.5.水直接参与代谢过程的许多反应水直接参与代谢过程的许多反应（水解，（水解，氧化还原反应，光合作用）氧化还原反应，光合作用）16( (二二) ) 无机盐无机盐1.1.存在状态存在状态Na+,K+,Ca2+,Mg2+,Cl-,HPO42-,HCO3-等以离等以离子状态存在子状态存在2.2.作用作用 调节细胞渗透压调节细胞渗透压 缓冲作用缓冲作用, ,维持细胞维持细胞pHpH 酶的激活剂酶的激活剂 合成分子的原料合成分子的原料17 3.3.酸雨酸雨正常雨正常雨pH5.6酸雨酸雨pH5.6什么引起酸雨？什么引起酸雨？酸雨对环境的影响？酸雨对环境的影响？如何解决？如
10、何解决？18酸雨酸雨 1872 1872年英国科学家年英国科学家史密斯史密斯发现伦敦雨水呈酸性，发现伦敦雨水呈酸性，首次提出首次提出“酸雨酸雨”这一专有名词。现在，世界上形这一专有名词。现在，世界上形成了欧洲、北美和中国三大酸雨区。成了欧洲、北美和中国三大酸雨区。 纯粹的雨水是中性的。酸雨则因雨水中溶解了纯粹的雨水是中性的。酸雨则因雨水中溶解了大气中的二氧化硫等酸性气体，表现出明显的酸性。大气中的二氧化硫等酸性气体，表现出明显的酸性。酸雨的酸雨的“同胞兄弟同胞兄弟”：酸雪和酸雾。酸雪和酸雾。 煤中含有煤中含有的硫，在燃烧中转变为酸性气体的硫，在燃烧中转变为酸性气体二氧化硫；燃烧产生的高温还使空
11、气中的氧气与氮二氧化硫；燃烧产生的高温还使空气中的氧气与氮气化合，形成硝酸类气体。它们在高空中不断积累，气化合，形成硝酸类气体。它们在高空中不断积累，并为雨雪冲刷，溶解，最终形成酸雨。并为雨雪冲刷，溶解，最终形成酸雨。 19酸酸 雨雨 除除酸性排放物，大气尘埃酸性排放物，大气尘埃可能是造成酸雨可能是造成酸雨的另一原因。另外的另一原因。另外碱排放碱排放也有所下降也有所下降（碳酸钙和碳（碳酸钙和碳酸镁等酸镁等) ) 酸雨被称为酸雨被称为“天堂的眼泪天堂的眼泪”，“空中的死空中的死神神”,”, 具有很大的破坏力。它会使土壤的酸性增强，具有很大的破坏力。它会使土壤的酸性增强，导致大量农作物与牧草枯死；
12、它会破坏森林生态系导致大量农作物与牧草枯死；它会破坏森林生态系统，使林木生长缓慢，森林大面积死亡；它还使河统，使林木生长缓慢，森林大面积死亡；它还使河湖水酸化，微生物和以微生物为食的鱼虾大量死亡，湖水酸化，微生物和以微生物为食的鱼虾大量死亡，成为成为“死河死河”、“死湖死湖”。酸雨还会渗入地下，致。酸雨还会渗入地下，致使地下水长时期不能利用。使地下水长时期不能利用。20 酸雨还会对桥梁楼屋、船舶车辆、输电线路、酸雨还会对桥梁楼屋、船舶车辆、输电线路、铁路轨道、机电设备等造成严重铁路轨道、机电设备等造成严重侵蚀侵蚀。据专家介绍，。据专家介绍，古希腊、罗马的文物遗迹风化加剧，罪魁祸首便是古希腊、罗
13、马的文物遗迹风化加剧，罪魁祸首便是酸雨。在美国东部，约酸雨。在美国东部，约3500栋历史建筑和万座纪栋历史建筑和万座纪念碑受到酸雨损害。念碑受到酸雨损害。酸雨、尤其是酸雾会对人体健康造成严重危害。酸雨、尤其是酸雾会对人体健康造成严重危害。它的微粒可以侵入肺的深层组织，引起肺水肿、肺它的微粒可以侵入肺的深层组织，引起肺水肿、肺硬化甚至癌变。据调查，仅在硬化甚至癌变。据调查，仅在1980年，英国和加拿年，英国和加拿大因酸雨污染而导致死亡的就有大因酸雨污染而导致死亡的就有1500人人。 21 我国是一个以煤炭为主要能源的国家，每我国是一个以煤炭为主要能源的国家，每年都要排放大量的二氧化硫，最终形成面
14、积惊年都要排放大量的二氧化硫，最终形成面积惊人的酸雨区（人的酸雨区（1/3)1/3)。目前，我国酸雨主要分布。目前，我国酸雨主要分布地区是长江以南的地区是长江以南的四川盆地、贵州、湖南、湖四川盆地、贵州、湖南、湖北、江西，以及沿海的福建、广东等省，北、江西，以及沿海的福建、广东等省，占我占我国国土面积的国国土面积的3030。另外，我国还出现了大片。另外，我国还出现了大片的的pHpH值小于值小于4.54.5的重酸雨区（的重酸雨区（有的甚至小于有的甚至小于0.40.4），说明我国酸雨污染程度比欧洲和北美），说明我国酸雨污染程度比欧洲和北美都要严重。都要严重。22 据环保专家估计，据环保专家估计，1
15、995年，我国年，我国“两控区两控区”内因酸雨和内因酸雨和二氧化硫污染造成的损失已达二氧化硫污染造成的损失已达1100亿元，占当年亿元，占当年GDP的的。1998年，仅西南地区由于酸雨造成森林生产力下降，年，仅西南地区由于酸雨造成森林生产力下降，共减少木材共减少木材630万立方米，相当于损失万立方米，相当于损失30亿元。在广东，酸亿元。在广东，酸雨每年造成的损失达雨每年造成的损失达40亿元亿元。2000-2002年年，“两控区两控区”二氧化硫排放总量从二氧化硫排放总量从1316.4万万吨减少到吨减少到1148.8万吨；全国二氧化硫排放量从万吨；全国二氧化硫排放量从1995万吨减万吨减少到少到1
16、926.6万吨，形势喜人。万吨，形势喜人。但但2003年全国煤炭消费量陡增到年全国煤炭消费量陡增到15.8亿吨，导致亿吨，导致“两控两控区区”和全国二氧化硫排放量分别上升到和全国二氧化硫排放量分别上升到1330万吨和万吨和2220万吨万吨左右，比左右，比2002年约增加年约增加181万吨和万吨和293万吨。万吨。宁波太极环保设备有限公司最近研发的宁波太极环保设备有限公司最近研发的DS工业烟气工业烟气治理技术的核心技术装置，应用于国内治理技术的核心技术装置，应用于国内10多家企业，实现多家企业，实现工业烟气工业烟气“零污染零污染”每年减少排放二氧化硫每年减少排放二氧化硫2万吨，挽回损失万吨，挽回
17、损失4亿元。亿元。23四、 生物体的有机分子组成 ( (一一) )蛋白质蛋白质(Proteins) ( (二二) )核酸核酸(NucleicAcids) ( (三三) )糖类糖类（Saccharides） ( (四四) )脂类脂类（Lipid)24蛋白质-是细胞最重要的结构成分并参与所有的 生命活动蛋白质肌肉运动 酶代谢运输小分子、离子 血红蛋白遗传信息控制、膜通透性、记忆识别等抗体、干扰素 免疫系统( (一一) )蛋白质蛋白质(Proteins)25蛋白质的氨基酸组成含N大分子、分子量大，结构复杂，酸碱或蛋白酶处理（彻底水解）得终产物：氨基酸氨基酸是蛋白质的基本组成单位。自然界的有180多种
18、，参与蛋白质合成的仅20种。氨基酸通式图如下：差别在R基团的不同（L氨基酸）26氨基酸的分类 不带电荷 Ser Thr Asn Gln Met Sys 极 性 带负电荷 Asp Glu根据侧链R基的不同 带正电荷 His Lys Arg 非极性肽氨基酸通过肽键连成多肽。肽键27蛋白质的结构与形状肽键肽键：一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基脱水一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基脱水缩合形成。缩合形成。肽链的两端有不同结构和性质。肽链的两端有不同结构和性质。氨基端氨基端一带有游离氨基的一端一带有游离氨基的一端；羧基端羧基端一带有游离羧基的一端一带有游离羧基的一端；28 一级结构 蛋白质分子中氨
19、基酸残基的排列顺序二级结构 蛋白质多肽链本身的折叠和盘绕方式螺旋，折叠, 转蛋白质结构29三级结构 在二级结构的基础上，蛋白质分子进一步折叠盘绕，使得整个分子呈现一定的空间形态，分子内部各氨基酸残基之间，各段二级结构模块之间形成一定的空间布局关系。四级结构 几条链之间的空间布局，形成特定格局。结构域（domain) 、特征序列(motif)：含若干二级结构，与蛋白质功能有关。PAX-6：HD，PD30蛋白质一级结构蛋白质一级结构31蛋白质二级结构蛋白质二级结构3.632蛋白质三级结构蛋白质三级结构33蛋白质四级结构蛋白质四级结构34蛋白质的结构一级结构 二级结构 三级结构四级结构螺旋折叠35一
20、级结构为一级结构为化学结构化学结构二、三、四级结构为二、三、四级结构为高级结构高级结构（空间结构）（空间结构）36蛋蛋白白质质的的高高级级结结构构及及其其生生物物学学功功能能-转转录录调调控控蛋蛋白白Helix-loop-helix(HLH)Leucine-zipper(LZ)Zinc-finger(ZF)37高级结构既有高级结构既有稳定性稳定性又有又有可变性可变性稳定性稳定性非共价键；非共价键；可变性可变性热、酸、碱及变热、酸、碱及变性剂等性剂等应用：应用：尿蛋白尿蛋白：加热；：加热；重金属盐中毒重金属盐中毒：乳品或蛋清；：乳品或蛋清；豆腐豆腐：大豆蛋白的浓溶液加热加盐而成的变性：大豆蛋白的浓溶液加热加盐而成的变性蛋白。蛋白。种子久放种子久放：亲水性降低，不发芽；：亲水性降低，不发芽；蛋白质的蛋白质的理化性质理化性质（自学）（自学）38RNase 的变性和复性注意：二硫键在维持蛋白质高级结构中也起重要作用39蛋白质变性使高级结构破坏40个人观点供参考，欢迎讨论
