化学与生命健康

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1、第9章化学与生命健康自然界可以分为有机界（生命的）和无机界（无生命的）。而生命的本质正是生命学科研究的核心。生物体系以生命物质为基础构成，生命过程本身就是无数化学变化的综合表现。一个活的机体必须有储存和传递信息、繁衍后代、对内调节和对外适应、合理而有效地利用环境的物质与能量等等功能。从分子水平看，这些功能正是许多有生物活性分子之间的有组织的化学反应的表现。在这些反应中，一种反应的产物成了另一种反应的起点。生命是以一套在细胞内外发生的为整体生物所调控的动态化学过程为基础，当这些过程停止时，生命就停止。生命的停止不意味着一切化学

2、反应的终结，而是生物体的分解降解全部变成无机物的另一套过程的开始。在研究生物体的物质基础和生命活动基本规律的领域里，化学不仅提供方法和材料，而且在提供理论、观点、技术等方面发挥着重要作用。生命科学以生物体的生命过程为研究对象，是生物学、化学、物理学、数学、医学、环境科学等学科之间相渗透形成的交叉学科，而生命科学的研究在解决粮食、能源、人体健康等人类社会主要问题中有重要作用。21世纪是生命科学的世纪。因此对生命科学，特别是对构成生命的糖类、蛋白质、核酸等基本物质以及与生命现象有关的化学有一个粗略的了解，是十分必要的。9.1生命

3、体中的重要有机化合物9.1.1糖类糖是自然界存在的一大类具有生物功能的有机化合物。它主要是由绿色植物光合作用形成的。这类物质主要由C，H和O所组成，其化学式通常以Cn(H2O)n表示，其中C、H、O的原子比恰好可以看作由碳和水复合而成，所以有碳水化合物之称，其实糖类物质是含多羟基的醛类或酮类化合物。常见的葡萄糖和果糖是最简单的糖类。此外，植物体内的淀粉、纤维素，动物体内的糖原、甲壳素等也都属于糖类。单糖凡不能被水解的多羟基醛糖或多羟基酮糖，例如葡萄糖和果糖称为单糖。单糖不仅有链状结构，还有环状结构。寡糖凡能水解成少数（2～6

4、个）单糖分子的称为寡糖（又称低聚糖），其中以双糖存在最为广泛，人们食用的蔗糖（来自甘蔗和甜菜）就是由葡萄糖和果糖形成的双糖，甜度较差的麦芽糖（来自淀粉）可用做营养基和增养基来自乳汁的乳糖甜度适中，用于食品工业和医药工业，它们也都是双糖。多糖凡能水解为很多个单糖分子的糖为多糖。多糖广泛存在于自然界，是一类天然的高分子化合物。多糖在性质上与单糖、低聚糖有很大的区别，它没有甜味，一般不溶于水。淀粉是葡萄糖的高聚体，完全水解后得到葡萄糖。淀粉有直链淀粉和支链淀粉两类。糖原又称动物淀粉，是动物的能量贮存库。糖在动物的肝脏和肌肉中含量最

5、大，当动物血液中葡萄糖含量较高时，就会结合成糖原储存于肝脏中，当葡萄糖含量降低时，糖原就可分解成葡萄糖而供给机体能量。纤维素是自然界中最丰富的多糖。它是没有分支的链状分子，与直链淀粉一样，是由D－葡萄糖单位组成。光合作用是一个很复杂的过程，其总反应为CO2和H2O在叶绿素的作用下吸收太阳能转化为高能的糖类。6CO2+6H2O+能量（太阳光）叶绿素C6H12O6+6O2在光合作用中，CO2被还原为糖，而H2O被氧化成O26CO2+24H++24e-→C6H12O6+6H2O9.1.2蛋白质、氨基酸、肽键蛋白质是细胞里最复杂的、

6、变化最大的一类大分子，它存在于一切活细胞中。所有的蛋白质都含C，N，O，H元素。蛋白质水解时产生的单体叫氨基酸,氨基酸是构成蛋白质的基础。氨基酸构成蛋白质的氨基酸是α-氨基酸，简称氨基酸。氨基酸中的R基侧链是各种氨基酸的特征基因。最简单的氨基酸是甘氨酸，其中的R是一个H原子。人体内的主要蛋白质大约由20种氨基酸组成，它们的R基团如表9－1所示。*代表必需氨基酸；精氨酸和组氨酸对儿童为必需氨基酸，但对成人却不是必需氨基酸。肽键氨基酸的氨基，通过脱水，形成一个酰胺键，新生成的化合物成为肽，肽分子中的酰胺键亦成为肽键。最简单的肽由

7、两个氨基酸组成，称为二肽。例如两个甘氨酸分子缩合成二肽，甘氨酰-甘氨酸蛋白质多个氨基酸失水形成的肽称为多肽，多肽一般是链状化合物。蛋白质分子是由一条或多条多肽链构成的生物大分子。蛋白质的种类按功能分:活性蛋白非活性蛋白按分子形状分:球蛋白纤维蛋白(头发和指甲里的角蛋白)按化学组成分:简单蛋白(只由多肽链组成)复合蛋白(由多肽链和辅基组成，辅基包括核苷酸、糖、脂、色素和金属配离子等)催产素（促进子宫肌肉收缩）、加压素（增加血压）、舒缓激肽（调节血压）蛋白质的作用蛋白质广泛而又多变的功能决定了它们在生理上的重要性。来自食物的蛋白

8、质是身体的氮和硫的主要来源。除催化功能和结构功能外，还构成了肌肉收缩的体系。作为抗体，它们是身体的防卫系统，而作为激素，则能够调节身体的腺体的活动。在血液中它们维持体液平衡，是凝血机制的一部分，能输送氧气和类脂物等。9.1.3酶人类从发明酿酒、造醋、制酱、发面时起，就对生物催化作用有了初步