人体中的化学反应课件.ppt

人体中的化学反应,人体中的化学反应,生命起源于化学,经过十几亿年漫长的化学进化时期以后才出现原始生命物质单细胞生物,然后又经历了30多亿年的生物进化时期.大约在300万年前地球上出现了原始人类。人是高等动物,地球上存在的元素在人体中几乎都能找到,人体中充满着化学,人体木身就是一个复杂的化工厂,人体中的元素组成了人体中重要的生命物质,并在人体内进行着众多的化学反应,维持正常的新陈代谢,一旦人因故死去,人体中的化学反应仍在继续进行着。,人体中的化学元素地球上存在92种稳定的化学元素,它们分布在自然界中岩石圈、水圈、大气圈:人类在漫长的生物进化过程中,在地面的岩石圈、水圈、大气圈构成的环境中生活,必须与环境进行物质交换,于是有选择地吸收了几十种化学元素构成人体有效的机制,赖以维持生命。用现代分析测试技术对人体组成进行分析,知道人体至少由37种化学元素组成。,生命必需元素为了维持生命所必需的元素例如:人体中的骨骼、牙齿不能没有钙人体中的脂肪、糖、蛋白质、酶、核酸都含碳、氢、氧、氟、硫、磷等元素构成的生命有机化合物;人体中有许多化学反应需要酶来催化的,金属酶是非常重要的催化剂,因此,多种微量金属元素是人体所必需的;人体内体液中需要有电解质,氯化钾、氯化钠是良好的电解质,因此,体液中不可缺失钾离子(K+)、钠离子(Na+)和氯离子(C1);再如:人体缺铁会患贫血痖,缺硒会患克山病、大骨节病,缺碘会患甲状腺肿,并导致人的智力障碍等现在已知有25种元素是生命必需元素,分常量元素和微量元素:,在人体中含量高于0.01%的元素称为常量元素。碳、氢氧、氮、磷、硫、钙、钠、钾、镁、氯、硅等12种元素,它们占了人体质量的9971%,其中氧特别多,一般估计人体内水分占了23的体重,所以说水是生命不可缺失的物质,没有水就没有生命。在人体中含量低于0.01%的元素称为微量元素。铁是最早发现的人体必需微量元素,后来又发现碘、钒、氟、硅、镍等,至今已确认14种微量元素为动物和人所必需。这14种微量元素中10种为金属元素,含量虽低,但它们在人体内都有固定的环境,往往同蛋白质、核酸、酶结合,在生命过程中发挥特殊的功能:有的可以在触发与控制机制中发挥作用有的在结构中起作用;有的可以作为人体中化学反应的催化剂;有的可以作为氧载体等。,人体内元素的来源自然界可划分为4个圈层:大气圈、水圈、岩石圈、生物圈,如图2-1所示。生物圈中的植物、动物和人类在大气圈、水圈、岩石圈构成的环境中生存发展,与各圈层之间存在物质交换和能量交换自然界中的生物体可以分为自养生物和异养生物两大类。自养生物是可以通过二氧化碳和水在叶绿素和太阳光的作用下进行光合作用产生糖而得到养分,其化学反应式可表示如下生物圈金属离子太阳光6CC2+622绿素61206+602金属离子一般的植物和藻类属于自养生物。水图图2.1生物圈、大气圈、水圈、岩石圈之间的物质交换,所谓异养生物,它们自己不能制造养分,而必须依靠自养生物作为养分和能量的来源。人类作为高等动物当属异养生物。绿色植物、藻类是兔、牛、羊、马等大小动物的食物,而这些食草动物又是食肉动物的食物,食肉动物则成为人类的食物,人死了,尸体被细菌和真菌等微生物分解,这就构成了自然界中的生物圈。食物和捕食者之生产者口界生物1:椭物,浮的持间这一系列的关系,人们称之为食物链。人类作为捕食者是处在食草劲物:件食物链的末端,食物链中各级植食内刮物:小角,动物和动物逐级积累的各种元素,食内动:大向欧鱼当,动物最后都以食物的形式进入人体,分解者如函这是人体内化学元素的主要来源图22示出生物圈的粗略结构。,人体中的化学反应生命不息,人体的一切活动都需要能量来维持,人体能量的来源是糖、蛋白质和脂肪。一个健康的人通过一日三餐进食米饭、肉、蛋、鱼、青菜、水果,它们都转化为糖、蛋白质,脂肪、维生素等,这些有机化合物在人体内进行氧化分解,最后生成二氧化碳和水,同时释放出热能供人体活动需要,这种作用称为生物氧化,生物氧化过程涉及许多化学反应。人体内存在多种微量金属元素,它们大都是过渡金属,这些金属元素能与蛋白质结合形成金属酶,是一类生物催化剂,能加速体内化学反应的进行。微量金属元素不但对维持生物大分子的结构至关重要,而且还广泛参与各种生命过程,在人体内的物质输送,信息传递、生物催化和能量转换等方面起着十分重要的作用。,1.人体中化学反应的特点人体中的化学反应都是在常温常压、接近中性温和条件下进行的,但化学反应的速度特别快,这是人体中化学反应的特点人体的正常体温为37C左右,体温高了或低了,俗称发高烧或发低烧,均属于不正常。为什么人体的体温能自动调控在37左右呢?将糖、蛋白质、脂肪氧化会放出大量热能,但是这类氧化反应在实验室里进行与在人体内进行是不一样的。人体内的生物氧化反应是在温和条件下、在酶的催化下逐步进行的,热能也是逐步分批放出的,这样放出的能量不至于突然使体温升高而损伤机体,又可以使能量得到最有效的利用。除此外,人体内还有完善的调控机制,当体内发生生物氧化反应时,必定伴随着发生磷酸化反应。体内的二磷酸腺苷(ADP)分子与磷酸分子反应形成三磷酸腺苷(ATP)分子,这是个吸热反应。人体内生物氧化反应与磷酸化反应是偶联进行的,生物氧化反应放出的能量,可以通过ADP分子的磷酸化把能量吸收,并贮存在ATP分子内。当人体需要能量时,能量分子ATP通过水解变为ADP分子,同时放出能量,供人体需要。正是由于这么完善巧妙的机制,人的体温是完全可以自动调节。这类水解反应是在特定的酶催化下进行反应的,所以速度很快。,2.催化反应如果你在吃饭时,把米饭放在嘴里多嚼一会,你会感觉到有甜味出来。米饭含淀粉,是一种多糖,在唾液淀粉酶的作用下多糖发生水解反应,多糖转变为麦芽糖、蔗糖等有甜味的糖,这种作用称催化作用。多糖水解反应的反应速度本来没有那么快,但在唾液淀粉酶的作用下,反应速度大大加快,唾液淀粉酶成为多糖水解反应的催化剂。催化剂的特点是能加快化学反应的速度,但不影响化学反应的平衡位置。催化剂为什么能加快化学反应的速度呢?原因是催化剂可以降低化学反应的活化能。化学反应的实质是化学键的重组,首先原料分子的化学键要断开,形成新键后则产生产物分子。断键时要吸收能量,形成新键则放出能量。假设反应的原料分子为A和BC,产物分子为AB和C,在反应过程中某个瞬间处于过渡状态,此时原料分子的化学键未完全断裂,新键也未完全形成,这种过渡状态称为活化态。活化态与原料分子起始状态之间的能量差E称为活化能,催化剂的作用是降低了反应的活化能,加快了反应速度反应讲程(无催化剂反应进程(有催化剂,66、节制使快乐增加并使享受加强。德谟克利特67、今天应做的事没有做，明天再早也是耽误了。裴斯泰洛齐68、决定一个人的一生，以及整个命运的，只是一瞬之间。歌德69、懒人无法享受休息之乐。拉布克70、浪费时间是一桩大罪过。卢梭,