武大精品课程课件-化学与健康

2008年诺贝尔化学奖发现并发展了绿色荧光蛋白（greenfluorescentprotein,GFP）美国伍兹霍尔海洋研究所的科学家下村修（OsamuShimomura）哥伦比亚大学的马丁·沙尔菲（MartinChalfie）加利福尼亚大学圣迭戈分校的钱永健（RogerY.Tsien）用绿色荧光蛋白标记的实验鼠绿色荧光蛋白(greenfluorescentprotein,GFP)最初足从维多利亚多管水母(Aequoriavictoria)中发现的发光蛋白[1]。天然GFP的生色团由65—67位Ser-Tyr-Gly的氨基酸残基组成,并经环化和脱氢形成一个咪唑环[2]。其最大激发峰为395nm,在475nm处有一副激发峰,最大发射峰位于510nm。gfp作为一种新型的报告基因具有许多优越性:首先它分子量较小,只编码238个氨基酸的多肽,对细胞没有毒。下村修和同伴在从一种特殊水母中提取水母素时，偶然发现一种在紫外光下发强烈绿色的蛋白。这就是现在大红大紫的绿色荧光蛋白。

马丁·沙尔菲在接下来的研究中指出，水母素和绿色荧光蛋白发光原理不同。水母素仍是荧光酶的一种，需要荧光素才能发光。而绿色荧光蛋白本身就能发光。这意味着，绿色荧光蛋白可以很方便地被植入生物体内，作为一种指示剂，跟踪和判断生物细胞的分子变化。

钱永健改造绿色荧光蛋白取得多项成果，世界上目前使用的荧光蛋白大多是钱永健实验室改造后的变种。现在的荧光蛋白不仅荧光更强，而且除绿色外，还可以呈黄色、蓝色，有的还可激活变色。化学与健康第一节人体中的物质组成第二节化学与人体健康第三节食品中的化学品第一节人体中的物质组成一、人体中的化学元素共有37种化学元素，其中25种是生命必须元素，C,H,O,N,S,P,Ca,K,Na,Cl,Mg,Si,Fe,F,Zn,Cu,Se,Sn,I,Mn,Ni,Mo,Cr,Cs,V１、常量元素:在人体中含量超过0.01%的元素共11种，C,H,O,N,S,P,Ca,K,Na,Cl,Mg碳：脂肪、蛋白质、糖类，以CO2形式排出氢：H2O水氧：呼吸，CO氮：氨基酸、蛋白质、DNA，RNA钾、钠、氯Na＋、K＋、Cl＋控制细胞、组织液和血液的电解平衡，以保持体液的正常流通和控制体内的酸碱平衡，氯是胃酸的主要成分。缺钠易患心脏病，钠含量过高，易患高血压，致癌．缺钾全身无力、疲乏、心跳减弱、头昏眼花，严重缺钾还会导致呼吸肌麻痹死亡。此外，低钾会使胃肠蠕动减慢，导致肠麻痹，加重厌食，出现恶心、呕吐、腹胀等症状。临床医学资料还证明，中暑者均有血钾降低现象。补充各种水果，香蕉、柑橘等。夏季，城里很多人出门都习惯于带一瓶纯净水；而在农村，人们外出劳动时喜欢喝的却是茶水。虽然两者都能补充因大量出汗而丢失的水分，但是它们的作用却不尽相同。饮茶不仅能解渴而且能消除疲乏。为什么饮茶能消除疲乏呢？原因是夏季人体容易缺钾，缺钾会使人感到倦怠疲乏，而茶叶中刚好含有丰富的钾。钙、磷钙人体骨骼、牙齿、指甲等的主要元素之一。以游离的Ca2+或无机盐羟磷石灰3[Ca3(PO4)2Ca(OH)2]的形式存在，前者与钠钾离子有类似的作用，后者与蛋白质结合成钙结合蛋白。缺钙易造成骨疼、背疼、骨折等后果。磷人体骨骼、牙齿、指甲等的主要元素之一。以无机盐羟磷石灰[3Ca3(PO4)2Ca(OH)2]的形式存在，也是构成ATP（三磷酸腺苷）能量分子，是生物合成和能量代谢所必须的重要组成成分，是生命物质核酸、蛋白质的主控因子。2、微量元素:在人体中含量低于0.01%的元素共14种，F,I,Fe,Cu,Zn,Mn,Co,Mo,Se,Sn,Cr,Si,Ni,V，其中10种为金属元素。铁人体内的铁有70％存在于血红蛋白和肌红蛋白内，25％以铁蛋白形式分布在肝、肾、骨髓中，一小部分铁是氧化酶的辅助因子。当血液中铁蛋白浓度达200mg/L时，心脏病发病率会高出三倍。因为过剩的铁促进自由基的形成，而自由基会损害动脉壁细胞，也会损伤心肌。锌锌广泛存在于人体组织如骨骼、肌肉、皮肤、头发、血液、内脏之中，是几十种酶包括DNA聚合酶的组成物质。胰岛素，唾液蛋白、转铁蛋白也有锌的结合。锌的主要作用是：A、维持细胞正常分裂。人体的生长过程主要就是细胞不断分裂的过程。缺锌妨碍软骨生长极易造成儿童发育不良，身材矮小，甚至导致侏儒症。B、促进免疫细胞特别是T细胞的生长，提高免疫力。C、促进维生素A的吸收，帮助维生素A从肝脏转移到血液中并到达所需的器官，如眼睛等，眼睛需要维生素A，视网膜中含有大量的锌，因此，补锌对提高视力有作用。D、前列腺含有大量的锌。美国医生临床证实补锌可以防治前列腺肥大和性功能衰退。E、锌可维持正常的味觉和食欲。缺锌会引起味觉异常，食欲下降，会引起儿童异食癖，加重发育停滞。动物的瘦肉、肝脏、蛋类及牡蛎等硒在酶系统和血液正常机能运转中发挥着重要作用,使人体免疫力增强\抑制肝肿瘤以及乳腺肿瘤的发生,并对人体内白血球的杀菌能力有很大的影响。缺硒使人体内白血球的杀菌能力降低，克山病（生育期妇女和学龄前儿童）、大骨节病（儿童和青少年）硒过量头发脱落，双目失明甚至死亡。鱼类、虾类等水产品，其次为动物的心、肾、肝。蔬菜中含量最高的为金花菜、荠菜、大蒜、蘑菇。碘甲状腺球蛋白是一种含碘的蛋白质，一旦人需要就会很快水解为有活性的甲状腺素，一种含碘的氨基酸，能促进体内物质和能量的代谢、促进身体生长发育、提高神经系统的兴奋性等生理功能。缺碘甲状腺素的合成受到影响，使得甲状腺组织产生代偿性增生，形成甲状腺肿（大脖子病）。克汀病（主要是儿童，胚胎期和新生儿期缺碘）碘过量甲状腺肿铬参与糖和脂类的代谢，作用在细胞膜上胰岛素的敏感部位，能增强体内胰岛素的作用，对糖尿病患者有一定治疗作用。缺铬影响视力。铬致癌糙米、全麦片、小米、玉米、粗制红糖。氟强壮骨骼和牙齿。缺氟龋齿，牙齿的主要成分羟磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]，氟充足时，氟磷灰石[CaF2Ca3(PO4)2]，牙釉质

。氟过量氟斑牙，氟过多防碍了牙齿钙化酶活性，牙齿钙化不能正常进行，色素在牙釉质表面沉着。铜制造红细胞和机体氧化还原体系中有效的催化剂；参与构成皮肤、头发等器官，能使身体更好的利用铁。缺铜视力减退、骨骼生成障碍、贫血等

。铜过量抑郁、烦躁、呕吐、神经质、关节与肌肉疼痛。来源：杏仁、大蒜、柑橘、大豆等。锰对蛋白质与脂肪的代谢、健康的神经系统、免疫系统与血糖的控制有用，与软骨及关节腔内润滑液的形成有关。缺锰动脉硬化等疾病

。来源：干果、海藻、粗粮等。钼氮的代谢中需要钼，能使嘌呤在最后阶段变成尿酸。缺钼口腔与齿龈的病变肿瘤

。过量的钼影响铜的代谢，痛风的发生来源：干果、海藻、粗粮等。二、人体中的有机物碳、氢、氮、氧、硫、磷是组成人体中蛋白质、脂肪、糖类和核酸的基础。１、蛋白质:天然有机高分子化合物，在酸、碱或酶的作用下发生水解，水解的最终产物是氨基酸。1965年，我国科学家在世界上第一次用人工方法合成了具有生理活性的蛋白质，结晶牛胰岛素。2、脂肪:动物油脂通常呈固态，为脂肪；植物油脂呈液态，称为油。二者统称为油脂，由高级脂肪酸和甘油组成。油脂在小肠里由于受酶的催化而发生水解，生成脂肪酸和甘油，被小肠吸收，作为人体的营养。不饱和脂肪酸是人体必须的脂肪酸，人体自身不能合成，包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸，人体缺乏时，会影响固醇类代谢。花生、芝麻、榛子3、糖类:

由C、H、O三种元素组成蔗糖：葡萄糖和果糖，甘蔗和甜菜双糖麦芽糖：2倍的葡萄糖，存在于淀粉中多糖：淀粉和纤维素单糖：不能水解C6H12O5糖类4、核酸:

对遗传信息的存储、蛋白质的生物合成起决定性的作用。核酸水解核苷酸水解磷酸核苷水解戊糖：DNA,RNA碱基:嘌呤，嘧啶能量传递员：三磷酸腺苷ATP第二节化学与人体健康一、帮医生诊断疾病有效治疗疾病的第一步，就是正确诊断疾病。►血液和尿液的检查是医药化学家发明的；►磁共振成像技术(MRI)的发明是核磁共振光谱应用于化学研究的结果，利用该方法可以得到人脑断层成像，帮医生找到病变部位。二、帮医生提供新药药是人类战胜疾病的武器。1、阿司匹林(Aspirin)：解热镇痛，白柳的叶子1829年，法国人从柳树中提取出可以治病的物质，水杨酸。1859年，德国化学家Hoffmann将水杨酸与醋酸酐反应，得到酸性较弱的乙酰水杨酸，在镇痛和治疗风湿病方面有独特效果，1899年，德国拜尔公司正式命名为阿司匹林。2、黄胺类药物：解热镇痛，白柳的叶子1932年，德国病理学家Domagk发现百浪多息能有效治疗链球菌感染。百浪多息1935年，法国巴斯特研究所在白浪多息化学结构的基础上合成出非常有效的杀菌剂：对氨基苯黄酰胺，治好了美国总统的儿子小罗斯福和英国首相丘吉尔的细菌感染。是二次世界大战前唯一有效的抗菌药物。黄胺类药物的发明，使肺炎、脑膜炎等疾病得到有效控制。3、青霉素：传染病的克星，青霉素在临床上主要用于治疗葡萄球菌传染，如脑膜炎、化脓症、骨髓炎等；溶血性链球菌传染症，如腹膜炎、产褥热，以及肺炎、淋病、梅毒等。三、毒品对人体健康的影响毒品滥用对人体个功能系统均有明显的病理损害。1、鸦片(opium)：引起体质衰弱及精神颓废,过量吸食鸦片,可因呼吸衰竭死亡。2、吗啡：3、冰毒：甲基苯丙胺，过度兴奋。4、大麻：神经障碍、思维迟钝、记忆混乱、影响运动协调。5、摇头丸：活动过度、感情冲动、嗜舞。6、海洛因：瞳孔缩小、深度昏迷等。7、杜冷丁：普遍用于临床。8、咖啡因：普遍用于临床。9、可卡因：偏执狂型精神病。10、镇静催眠药和抗焦虑药：巴比妥类、苯二氮卓类11、酒精类：甲醇、醛类、杂醇油、铅、氰化物第三节食品中的化学品一、现代食品工业的灵魂：食品添加剂加入食品中的化学合成物质或天然物质，不仅可以改善食品质量和色、香、味，而且可以防治食品腐败变质。1、食品防腐剂：凡是能抑制微生物的生长活动，延缓食品腐败变质或生物代谢的制品都是食品防腐剂，有时也称抗菌剂。食品防腐剂杀菌剂：通过一定的化学作用杀死微生物，使之不能侵染食品，造成食品变质。

抑菌剂：主要是通过改变微生物生长曲线，使微生物的生长繁殖停止在缓慢繁殖的缓慢期，而不进入急剧增殖的对数期，从而延长微生物繁殖一代所需要的时间，即起到所谓的“静菌作用”。氧化型杀菌剂还原型杀菌剂其它杀菌剂防腐剂无机类有机类氧化型防腐剂：过氧化氢、过氧乙酸、臭氧、氯、漂白粉、漂白精还原型防腐剂：二氧化硫、无水亚硫酸钠、亚硫酸钠、保险粉和焦亚硫酸钠二氧化碳(CO2)：饮料其它无机类防腐剂：硝酸钾、硝酸钠和亚硝酸钾、亚硝酸钠，主要作为护色剂使用，但同时也具有防腐作用苯甲酸及其盐类：最适宜的pH值为2.5~4.0对羟基苯甲酸酯类：受pH值影响较小，适用的pH值范围为4~8。山梨酸及其盐类：在pH值低于5~6时最佳丙酸盐：必须在酸性环境中才能产生作用

醇类：乙醇、乙二醇、丙二醇

2、抗氧化剂：食品保藏中常常添加一些化学制品，以延缓或阻止氧气所导致的氧化变质。丁基羟基茴香醚(BHA):食用油脂、奶油、维生素A油、香料等；二丁基羟基甲苯（BHT）：饼干、干鱼、方便面等；没食子酸丙脂（PG）：避免使用铁铜等容器；抗坏血酸及其盐类：水果罐头、果汁等。3、调味剂：酸味剂、鲜味剂、甜味剂。酸味剂：增进食欲、防腐作用、有助于溶解纤维素及钙磷等；乙酸柠檬酸富马酸盐酸酸乳酸苹果酸磷酸碳酸钾柠檬酸三钾（纳）柠檬酸一钠氢氧化钠酒石酸。鲜味剂：补充或增强食品原有风味的物质。谷氨酸钠即Ｌ－谷氨酸一钠，别名味精：是其他鲜味剂的基础５－肌苷酸钠：呈鸡肉鲜味５－鸟苷酸钠：呈鲜菇鲜味甜味剂：能赋予食品甜味的食品添加剂。甘草：用于酱油、豆浆、腌制物中甜叶菊：降血压、促进代谢、治疗胃酸过多糖精：酱菜、糕点、饼干、面包天冬甜素：有清凉感，用于汽水、乳饮料、醋、咖啡饮料等4、食用色素：提高食品的商品价值,促进人们的食欲。主要有合成簌簌和天然色素两大类。合成色素：结构多为偶氮类，属于煤焦油染料，色彩鲜艳，坚劳度大，性质稳定，着色力强，本身无营养价值，大多数对人体有害。苏丹红事件、红心鸭蛋事件。用于彩色蜡、油脂、汽油、溶剂和鞋油等的增色添加剂，还可以用于，焰火礼花的着色。家用的红色地板蜡或红色鞋油通常含有苏丹一号的成分苏丹红是一种禁止将其作为食品添加剂使用的工业染料。2005年，欧盟在食品中发现了苏丹红成分；后在中国的许多食品中，包括著名快餐企业肯德基的5种食物中发现了苏丹红成分，因此引发了中国有关食品安全方面的讨论。苏丹一号在1918年以前曾经被美国批准