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1、生命的化学基础无机化合物第1页，共40页，编辑于2022年，星期一生物分子中的共价键与键能生物分子中的共价键与键能类型键能（kJ/mol）类型 键能*（kJ/mol）单键 双键 O-H 458 C=O 708 H-H 433 C=N 612 P-O 416 C=C 608 C-H 413 P=O 500 C-O 350 三键*C-C 346 CC 813 S-H 338 C-N 297 C-S 258 N-O 220 S-S 212*指指键键断裂所需要的能量断裂所需要的能量*生物分子中很少生物分子中很少见见一、生命有机体中的化学键一、生命有机体中的化学键 第2页，共40页，编辑于2022年，星
2、期一非共价的相互作用力包括氢键、离子键、范德瓦尔力、疏水力。非共价的相互作用力包括氢键、离子键、范德瓦尔力、疏水力。v 氢键（氢键（hydrogenbonds）由两个原子来分享一个氢原子，具有高度定向性，一个是氢供体，由两个原子来分享一个氢原子，具有高度定向性，一个是氢供体，另一个是氢受体另一个是氢受体 v 范德瓦尔力（范德瓦尔力（VanderWaalsbonds）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v 疏水力（疏水力（hydrophobicinteraction）非极性分子或基团在水相环境中相互吸引、聚集
3、的作用力非极性分子或基团在水相环境中相互吸引、聚集的作用力 v 离子键（离子键（ionicbonds）正、负电荷之间的静电引力正、负电荷之间的静电引力 第3页，共40页，编辑于2022年，星期一4 4 种非共价作用力的示意图种非共价作用力的示意图 范德瓦尔接触距离范德瓦尔接触距离 第4页，共40页，编辑于2022年，星期一构成细胞构成细胞的分子的分子无机化合物无机化合物水水无机盐无机盐糖类糖类二、生命的分子组成二、生命的分子组成有机化合物有机化合物脂类脂类蛋白质蛋白质核酸核酸生物大分子生物大分子有机小分子有机小分子类脂类脂第5页，共40页，编辑于2022年，星期一生物大分子生物大分子参与生命有
4、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（的分子称为生物大分子（biologicalmacromolecules）。）。生物大分子通过组成它们的单体之间的非共价相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。的生物学功能。生物大分子是表现生命特征的基本物质。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血红蛋白的空间结构第6页，共40页，编辑于2022年，星期一核酸核酸,蛋白质和多糖是主要的生
5、物大分子蛋白质和多糖是主要的生物大分子第7页，共40页，编辑于2022年，星期一有机小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,也是合也是合成较大分子的前体。如：成较大分子的前体。如：核苷酸、氨基酸、葡萄糖、核苷酸、氨基酸、葡萄糖、脂肪酸、胆碱、甘油等。脂肪酸、胆碱、甘油等。类脂类脂类脂（如磷脂）是富含碳氢元素的一族生物小分子，其类脂（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。膜结构就是大量磷脂分子的聚合体
6、。第8页，共40页，编辑于2022年，星期一不同的生物体，其分子组成也大体相同蛋白质、核酸、脂类和多糖蛋白质、核酸、脂类和多糖是组成生物体最重要的生物是组成生物体最重要的生物大分子，水是生物体内所占大分子，水是生物体内所占比例最大的化学成分比例最大的化学成分第9页，共40页，编辑于2022年，星期一生物体的化学组成生物体的化学组成第10页，共40页，编辑于2022年，星期一水是生命有机体中含量最多的物质，一般占体重的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
7、对稳定在在胶体中，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（水有高的介电常数（80），因此是众多反应物的优良的溶剂，），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使其自由扩散或发生相互作用没有水就没有生命。没有水就没有生命。三、组成生命的分子三、组成生命的分子水水第11页，共40页，编辑于2022年，星期一水分子水分子结构和特性结构和特性第12页，共40页，编辑于2022年，星期一水溶液中的离子水溶液中的离
8、子水分子竞争羰基氧与亚氨基氮之间的氢键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分子结构图第13页，共40页，编辑于2022年，星期一水母水母97%97%藻类藻类90%90%鱼类鱼类80-85%80-85%蛙蛙78%78%高等植物高等植物606080%80%哺乳动物，哺乳动物，65%65%水水细胞中含量最多的化合物细胞中含量最多的化合物第14页，共40页，编辑于2022年，星期一（1 1）存在形式）存在形式结合水结合水自由水自由水（2 2）生理功能）生理功能1 1）结合水是细胞结构的重要组成成分）结合水是细胞结构的重要组成成分2 2）水分子极性强，是良好的溶剂）水分子极性强，是良好的溶
9、剂3 3）自由水流动性强，是物质运载的介质）自由水流动性强，是物质运载的介质4 4）水的比热较大，有利于）水的比热较大，有利于维持生物体的体温维持生物体的体温5 5）直接参与体内的生化反应（光合、水解等）直接参与体内的生化反应（光合、水解等）第15页，共40页，编辑于2022年，星期一结合水和自由水的转化与新陈代谢的关系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。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
10、自由水向结合水转化旺盛，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。较多时，新陈代谢就缓慢。第16页，共40页，编辑于2022年，星期一根据水的存在形式和生理功能思考：根据水的存在形式和生理功能思考：落叶植物体内落叶植物体内自由水自由水/结合水结合水的比值，冬季与夏季相比的比值，冬季与夏季相比有何不同？有何不同？a.a.相等相等b.b.夏季大夏季大c.c.冬季大冬季大d.d.不确定不确定It is right!第17页，共40页，编辑于2022年，星期一思考思考v在探索外星空间是否存在生命的过程中探索外星空间是否存在生命的过程中,科学家始终把寻找科学家始终把寻找水作为最关键的一
11、环。这是因为水在生命中的意义是水作为最关键的一环。这是因为水在生命中的意义是()A.水可以降温水可以降温 B.水在生物体内可以流动水在生物体内可以流动 C.水能与蛋白质结合水能与蛋白质结合 D.生化反应必须在水中进行生化反应必须在水中进行 D第18页，共40页，编辑于2022年，星期一v科学饮水科学饮水v早晨起来不要空腹锻炼，最少要喝一杯水，空腹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。锻炼很容易得胆结石。v -晨起一杯水，赛过吃鸡腿。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。不能暴饮凉开水
12、。水的小水的小知识知识第19页，共40页，编辑于2022年，星期一v科学饮水科学饮水v一忌渴了再饮一忌渴了再饮v二忌过量暴饮水。二忌过量暴饮水。v三忌饮生水 v四忌饭后立即饮水 水的小知识水的小知识第20页，共40页，编辑于2022年，星期一开水与健康开水与健康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。科学饮水科学饮水第21页，共40
13、页，编辑于2022年，星期一凉开水与健康凉开水与健康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。科学饮水科学饮水第22页，共40页，编辑于2022年，星期一凉开水与健康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”。第23页，共40页，编辑于2
14、022年，星期一凉开水与健康凉开水与健康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,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。第26页，共40页，编辑于2022年，星期一水中毒水中毒水在人体内约占体重的水在人体内约占体重的65%至至70%，且在体内维持相对，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，水就会入大量的水，血液和间质液就补充衡释，渗透压降低，水
15、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，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，出现衡释性低血血液中水分过多，血液中的氯化钠浓度下降，出现衡释性低血钠，病人会出现全身肌肉疼痛和痉挛。钠，病人会出现全身肌肉
16、疼痛和痉挛。第27页，共40页，编辑于2022年，星期一v常用饮用水的种类常用饮用水的种类矿泉水矿泉水 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。水的小知识水的小知识第28页，共40页，编辑于2022年，星期一v常用饮用
17、水的种类常用饮用水的种类天然净水天然净水 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。水的小知识水的小知识第29页，共40页，编辑于2022年，星期一v常用饮用水的种类常用饮用水的种类蒸馏水蒸馏水 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
18、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。水的小知识水的小知识第30页，共40页，编辑于2022年，星期一v常用饮用水的种类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。水的小知识水的小知识第31页，共4
19、0页，编辑于2022年，星期一v常用饮用水的种类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。水的小知识水的小知识苏打水是
20、否真如宣传所说，能够中和体内酸毒，改善酸性体质呢？第32页，共40页，编辑于2022年，星期一v常用饮用水的种类常用饮用水的种类运动饮料运动饮料 特点：特点：一定的糖含量一定的糖含量 适当的维生素适当的维生素适量的电解质适量的电解质作用：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。仅解口渴，更解体渴。水的小知识水的小知识在没有运动或大量
21、流汗的情况下，是否适在没有运动或大量流汗的情况下，是否适宜饮用运动饮料的宜饮用运动饮料的第33页，共40页，编辑于2022年，星期一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。第34页，共40页，编辑于2022年，星期一v无机盐无机盐是体内除去碳、氢、氧、氮以外的其是体内除去碳、氢、氧、氮以外的其它所有无机元素的统称。它所有无机元素的统称。v尽管
22、人体内无机元素种类众多，但其总量约尽管人体内无机元素种类众多，但其总量约占人体体重的占人体体重的4。无机盐无机盐含量少含量少第35页，共40页，编辑于2022年，星期一v无机盐在体内的分布极不均匀。例如钙和磷绝大部分在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，碘集中在甲状腺，骨和牙等硬组织中，铁集中在红细胞，碘集中在甲状腺，钡集中在脂肪组织，钴集中在造血器官，锌集中在肌肉钡集中在脂肪组织，钴集中在造血器官，锌集中在肌肉组织。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，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
23、组成，而软组织含钾较多。体液中大部分是由钙、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
24、助抗体形成，对人体发挥有益的作心脏和大脑的活动，帮助抗体形成，对人体发挥有益的作用。用。无机盐无机盐第36页，共40页，编辑于2022年，星期一（1 1）存在形式）存在形式主要以主要以离子离子状态存在状态存在少数以化合物形式存在少数以化合物形式存在（2 2）生理功能）生理功能1 1）是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分）是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分2 2）维持生物体正常的生命活动）维持生物体正常的生命活动3 3）维持细胞的渗透压和酸碱平衡）维持细胞的渗透压和酸碱平衡第37页，共40页，编辑于2022年，星期一你知道吗你知道吗?v 高温条件下工作的人为高温条件下工作的人为什么应当特别注意
25、补充足够什么应当特别注意补充足够的水和无机盐的水和无机盐?高温条件下工作，会丢失大量的水和高温条件下工作，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重的甚至昏迷。这时只要及时补充生理盐水（水（0.9%），就可以缓解上述症状。），就可以缓解上述症状。第38页，共40页，编辑于2022年，星期一思考题思考题v生命的分子组成生命的分子组成v水分子的生理功能水分子的生理功能v无机盐的生理功能无机盐的生理功能第39页，共40页，编辑于2022年，星期一再见！再见！第40页，共40页，编辑于2022年，星期一