【沪科版】高中生命科学第一册:第2章《生命的物质基础》课件4
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1、第 二 章 生命的物质基础, 生命的形式多种多样 生命的形态多变但是化学成分是统一的元素:无机界的 C、H 、P 、N 、O、S分子:蛋白质、核酸、脂、糖、维生素认识生命 认识组成生命的物质,第 一 节 生物体的主要元素及其功能,生物具有多样性,但生物体的化学组成基本相似。参与生物体组成,构成生命不可缺少的元素大约27种,它们在元素周期表中的分布。,参与生物体组成的元素在元素周期表中的位置,一、常量元素(万分之一)指在生物体内含量较高,至少约占生物体质量的万分之一以上,且在生物体内具有重要生物功能的组成元素。主要包括:C、H 、O 、N 、S 、P 、Cl 、Ca、K、Na、Mg 等11种元素
2、。其中 C、H、O、N、P、S、Ca等,约占生物体元素组成的99.35%。,“反自然” 现象自然界:C、H、N 总和 96%生命具有浓集自然界中稀少元素的能力,而这种能力也正是生命的一种突出的特征。海藻中碘含量是海水的200万倍。环境毒物在人体内的富集:铅、汞 、DDT,人体的元素组成,96%,O存在于几乎所有的有机化合物中,是构成水的元素之一,又为细胞呼吸所必需。 C相互联结成环或链,形成各种生物大分子的基本骨架。 H几乎存在于所有的有机化合物中,是构成水的另一种元素。在生物代谢反应中,H+还与电子及能量的转移有关。 N是蛋白质、核酸、植物细胞中叶绿素等的重要组成元素。,常量元素的生物功能,
3、钙人每天需要摄入多少钙?,从粪、尿、汗中排出: 320450 mg吸收率约 40% : 320 100/40=800 mg,人体每天需要补充钙的数量 成人 800 mg 婴儿(10个月) 400 mg 幼儿(3岁) 600 mg 少年(蔗糖(100)麦芽糖(46) 乳糖(30),糖醇(多元醇) 单糖的衍生物 不易于消化,其能值低于大多数可溶性碳水化合物,为0.2-3kcal/g,因此,血糖生成指数小、产能相对缓慢。 不易引起龋齿。 作为甜味剂生产低热量或无糖食品,如糖果、口香糖、烘焙食品、罐头水果、果酱、饮料等。,木糖醇: 存在于多种水果、蔬菜 氢化木糖可以生产,甜度与蔗糖相等 其代谢不受胰岛
4、素调节,可被糖尿病患者接受。,(3)麦芽糖醇 麦芽糖氢化制得 可作为功能性甜味剂用于心血管病、糖尿病等患者的保健食品。 防龋齿。,苦荞麦芽糖醇沙琪玛,苦荞麦芽糖醇蛋黄派(草莓味),5. 多 糖,多糖一般是由几百个或几千个单糖分子间 通过脱水缩合而成的分支或不分支的长链分子。主要为-葡萄糖分子间的缩合。包括淀粉和非淀粉多糖(果胶、纤维等),糖原,淀粉,纤维素,(16)糖苷键 (14)糖苷键,(14)糖苷键,淀粉和糖原结构,支链淀粉或糖原分支点的结构,纤维素片层结构,纤维素一级结构,改性淀粉(变性淀粉) 普通淀粉经物理或化学处理后,使其某些性质发生改变的淀粉。 预糊化淀粉(-淀粉)、高粘度淀粉、低
5、粘度淀粉、氧化淀粉、交联淀粉、糊精、阳离子淀粉、淀粉衍生物等。 黏度的稳定性、色泽、凝沉性、胶粘性等性质发生明显变化。 可用于增稠、保型、稳定冷冻食品内部结构、改善食品风味、除却异杂味等。 爽身粉、护肤粉等。,糖类与健康:,1.来源丰富,许多食物均可提供充分的糖类。 2.食入较多的非淀粉纤维,可刺激肠道蠕动,增强结肠发酵率有助于正常消化和排便。 3.糖类每日适宜摄入量应占热量的55-65%。 4.食物血糖生成指数可用于糖尿病患者、高血压患者、肥胖者的膳食管理、居民营养教育甚至于运动员的膳食管理、食欲研究等。,四、脂 类,脂类是脂肪酸和醇所形成的脂及其衍生物。 脂类广泛的存在于动植物体内及其细胞
6、中。,脂类由C、H、O三种元素组成,H:O比远 大于2,是由碳原子和氢原子通过共价键形成 的非极性化合物,故不溶于水,能溶于非极性 溶剂。,(1)是构成生物膜的骨架; (2)是动物体的主要贮能物质; (3)参与构成某些生物大分子; (4)直接、间接地参与生物的代谢反应(必需脂肪酸); (5)作为某些脂溶性物质良好的溶剂(脂溶性维生素); (6)构成身体或器官保护层(器官、神经、关节); (7)维持体温; (8)体改膳食的饱腹感和美味感。,1. 脂类在生物体内的主要功能,脂类种类很多,分子结构相差较大。中性脂肪和油:甘油三酯磷脂固醇类,2. 脂的分类,(1)中性脂肪和油,由甘油和脂肪酸结合而成。
7、甘油的每一个-OH和脂肪酸的-COOH结合,形成酯键。,+,甘油三酯分子结构,磷脂分子结构,(2 )磷脂, 磷脂分子可以看成是一个极性头,两条非极性尾巴。 鞘脂分子和磷脂不同。但总体看来,也可看成一个极性头,两条非极性尾巴。,磷脂和细胞膜, 固醇类是环戊烷多氢菲的衍生物; 一些人体重要维生素和激素是固醇; 胆固醇是细胞的必要成份; 血清中的胆固醇太多会促使形成动脉硬化和心脑血管疾病。,(3)固醇类,胆固醇与磷脂的结合,一些固醇类化合物可以作为兴奋剂使用, 但同时也会对运动员带来损害。,性激素就是一种固醇类化合物,雄性激素,雌性激素,反式脂肪酸主要是食品工业为了改善产品风味和延长产品货架期,使部
8、分不饱和脂肪酸氢化形成的,它在室温下成固态,性质更稳定。 反式脂肪酸分子中氢原子位于共价键结构碳原子的不同侧。 天然不饱和脂肪酸分子中氢原子位于共价键结构碳原子的相同侧,称为顺式脂肪酸。,反式脂肪酸,德国化学家威廉诺曼1902年发明氢化技术把植物油从液态变为固态或膏状。 特点:耐高温、不易变质、存放更久、食物口感更酥松 。 1910 年氢化植物油植物奶油上市,抹面包,用于蛋糕、曲奇饼、饼干、面包,炸薯条、炸鸡块、奶制品、冰激淋、咖啡伴侣、奶油糖、奶茶、奶昔和热巧克力等的生产。,20 世纪90 年代,Mensink和Katan 关于反式脂肪酸与血脂关系的报告引发了学术界和政府团体的激烈争论。美国
9、学者A Ascherio 和WC Willett:反式脂肪酸的消费每年使30000 名美国人早亡。,丹麦率先于2003年6月1日起禁止市场销售任何含反式脂肪酸超过2%的油脂。 2007 年欧洲杂志Waitrose Food illustrated在庆祝其第100 期出版时,邀请了欧洲名厨、美食评论家和历史学家从人类食物历史中选出10 个灾难时刻,“氢化植物油”被列为最大的灾难时刻。,世界卫生组织在2006、2008、2009 年分别组织专家对其进行评估,建议反式脂肪酸的最大摄取量不超过2.2 克/天。 增加2%反式脂肪酸摄入,可增加心血管疾患危险性24%。,美国FDA 2006年1月1日起,食
10、品营养标签中必须标注产品的饱和脂肪酸及反式脂肪酸的含量。 2007年7月1日起,纽约餐饮业停止使用含有反式脂肪酸的烹饪油和起酥油。 2008年7月1日起,纽约餐饮业封杀含有反式脂肪酸的食品,所有供餐,每份反式脂肪酸含量必须低于0.5克。 加拿大、巴西要求反式脂肪酸含量超过0.5克的食品,必须在标签中标明含量。 荷兰、法国、瑞典等欧洲国家要求食品中反式脂肪酸含量必须控制在5%以下。,(1)提高体内总胆固醇水平,导致血管梗塞的低密度脂蛋白胆固醇(LDL)增加,能防止血管硬化的高密度脂蛋白胆固醇(HDL)减少,增加患心血管病的风险。 (2)干扰胎儿中枢神经系统的发育。 (3)抑制前列腺素合成。 (4
11、)与直肠癌、结肠癌的发病有关。 (5)长期食用增加患2 型糖尿病的风险。 (6)使女性不孕症的几率大大增加。,反式脂肪酸的危害:,反式脂肪酸含量较多的食物,口感很香、脆、滑的多油食物。 巧克力派、蛋黄派、布丁蛋糕、糖果、冰淇淋等。 速食店和西式快餐店的食物、现制现售的奶茶。 一些天然食物也会含有一些反式脂肪酸,如牛羊肉、乳及乳制品。(是否 有危害还没有定论。) 植物油在脱色、脱臭、高温等精炼过程中或过度加热、反复煎炸等过程中也会产生少量的反式脂肪酸,脂肪与健康,1.人体必需的营养素之一; 2.来源丰富:肉、油(一个汉堡35g); 3.脂肪的每日摄入量占总热量的20-30%; 4.过多摄入脂肪会
12、对人体产生多种危害; 5.开发具有脂肪性状而又不能被人体吸收的脂肪替代品(燕麦素、蔗糖聚酯)。,五、蛋白质,蛋白质(protein)是生活细胞内含量最丰富、功能最复杂的生物大分子,参与了几乎所有的生命活动和生命过程。生物体最主要的特征是生命活动,而 蛋白质是生命活动的体现者。,(1)酶:具有催化作用。 (2)调节蛋白:调节机体代谢激素。 (3)转运蛋白:如血红蛋白、膜转运蛋白。 (4)贮存蛋白:如卵清蛋白、铁蛋白。 (5)防御和进攻蛋白:如免疫球蛋白。 (6)运动蛋白:肌肉蛋白和肌球蛋白。 (7)受体蛋白:接受和传递信息,如阻遏蛋白。 (8)其他作用:视觉蛋白,味觉蛋白,结构蛋白 。,1蛋白质
13、的主要种类和功能,2. 蛋白质的基本结构单位氨基酸,氨基酸(amino acid, aa 或 AA)是蛋白质水解的最终产物,是组成蛋白质的基本单位(构件分子)。从各种生物体内发现的氨基酸已有180多种,但参与蛋白质组成的常见氨基酸只有20种,这20种氨基酸称为常见氨基酸或基本氨基酸。,20种标准氨基酸的英文简写,(1)氨基酸的结构通式,氨基酸是含有氨基的羧酸,不同氨基酸的R基不同,(除脯氨酸、甘氨酸外)都为L-氨基酸。各种氨基酸的区别在侧链基团R的不同。,L丝氨酸和D丝氨酸是一对对映体,据R基团化学结构分类:脂肪族、芳香族和杂环,据R基团极性分类,据酸碱性质分类,中性(一氨基一羧基),酸性 (
14、一氨基二羧基 ) 谷氨酸、天冬氨酸,碱性(二氨基一羧基)赖氨酸、组氨酸、精氨酸,据营养学分类,必需,非必需,人的必需氨基酸 Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr 假 设 来 借 一 两 本 书 幼儿时需精氨酸和组氨酸,(2)基本氨基酸的分类,(3)氨基酸的功能 作为组建蛋白质的元件; 有的氨基酸或其衍生物具有生物活性(代谢调节、信号传递等)。,3. 肽键、肽和多肽,肽是由一个氨基酸的-羧基与另一个 氨基酸的-氨基脱水缩合而形成的无分支 线形聚合物。氨基酸间缩水形成的共价键酰胺键称 肽键(peptide bond)。,+,-HOH,肽键,甘氨酰甘氨酸,多肽链(polyp
15、eptide chain)是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。,COOH,N 末端:多肽链中有自由氨基的一端; C 末端:多肽链中有自由羧基的一端。,多肽链有两端,N末端,C末端,牛核糖核酸酶,4.蛋白质结构的主要层次,(1)蛋白质一级结构,多肽链中氨基酸的排列顺序,包括二硫键的位置称为蛋白质的一级结构。这是蛋白质最基本的结构,决定蛋白质高级结构和生物功能的信息。,牛胰岛素的一级结构,(2)蛋白质的二级结构,螺旋(helix) 折叠(-pleated sheet) 转角(-turn) 无规则卷曲(nonregular coil),蛋白质的二级结构(secondary structure
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