化学与人类生命健康

化学与人类化学与人类生命健康Lifeisnothingbutelectrontransfer!第一节人体化学I.人体的化学组成单质：少量游离的氧气和氮气化合物：C、H、O组成的化合物（>90％）构成人体的化学物质水（H2O）:65%蛋白质脂肪核酸骨骼…胶体溶液（体液）体内的一切化学反应成年人身体平均含有以下元素PHNOClSCMgKCaFe磷1.0氢10.1氮3.0氧66.0氯0.15硫0.25碳17.5镁0.05钾0.36钙1.5铁(微量)700g7000g2100g45500g105g175g12060g35g245g1050g2.8g其它微量元素ZnCuSeMnMoCrCoNiSnAsVBIF…生命体中重要的化合物1.蛋白质：4.核酸2.脂肪3.糖有机物5.水6.各种无机盐无机物有机大分子1：蛋白质基本构筑分子：20多种手性氨基酸分子量极大（万～几十万）不会透出细胞膜、血管壁具有吸水性（保持细胞或血管内水分）—蛋白质胶体渗透压具备对酸碱的缓冲作用三类蛋白质简单蛋白质（白蛋白、球蛋白、硬蛋白）复合蛋白质(核蛋白、血红蛋白、糖蛋白、酪蛋白)衍生蛋白质（水解或变性的蛋白）氨基酸通过肽键相连2：脂肪需要时输送到各组织代谢——供给能量（释放化学能，CO2+H2O）硬脂酸与（胆固）醇化合物发生酯化——酯类化合物（中和作用）不饱和脂肪酸与（胆固）醇化合物发生酯化——酯类化合物（可溶解胆固醇——中和、溶解）脂肪酸硬脂酸（饱和）软脂酸（不饱和）油酸（不饱和）化学成分：

脂肪酸酯（三脂肪酸甘酯、脑磷脂、卵磷脂）不饱和脂肪酸：二十二碳六烯酸。英文缩写是DHA。

"脑黄金"由于人体自身难以合成足够的DHA补充大脑，故必须摄入DHA来弥补，否则将导致脑功能障碍，如记忆力下降和脑细胞间的信息传递能力下降、感观衰退等。“脑白金"Melatonin，又称松果体素或褪黑素。是人体大脑的松果体在夜间分泌的一种荷尔蒙，随着年龄的增长，松果体素分泌减少，从而出现一系列的失眠、多梦、疲劳健忘等衰老症状，各种疾病亦随之而来适当补充松果体素，可以防止老化、保持精神状态更可改善睡眠、增强扺抗力和支持人体的免疫系统的功效。儿童服用褪黑素可能造成脑垂体技能紊乱，性腺发育受到抑制，影响正常发育3：糖淀粉水解产生葡萄糖。葡萄糖在人体血液中浓度0.1％。通过血液输送到各组织，代谢产生能量。多余葡萄糖转化为淀粉，贮存于人体（肝脏、肌肉）化学成分：单糖（葡萄糖）——多糖的基本单元多糖（纤维素、淀粉）单糖（D-吡喃葡萄糖）多糖糖的储存库：直链淀粉——糖苷键相互连接形成的线型聚合物4：核酸从细胞核中分离出来，具有酸性。核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。组成和结构复杂。核酸完全水解——嘌呤碱、嘧啶碱、戊糖、磷酸等基本化学成分：含有磷酸（H3PO4）基团的高分子化合物。基本构筑分子：核苷酸核酸的基本单位——核苷酸S——糖；B——含氮的碱基；P——磷酸核苷酸通过磷酸基团相互连接生成多聚体RNA和DNA5：无机盐无机盐随着年龄变化——年龄越大，无机盐含量越高。胎儿：21.59g/kg成人：42.7g/kg主要存在于骨骼和牙齿6：水

很好的溶剂（很多物质溶于水，促进体内化学反应）化学变化越多——需要水越多牙质、骨骼、脂肪最不活动——需要水最少细胞内70％，组织液内20％，血浆内10％。人体中的化学反应人体中化学反应的特点：反应速度快反应完全反应条件温和（37oC）在酶（蛋白质）的参与下完成糖代谢CO2+H2O人体内：37oC，完全代谢为CO2+H2O体外：几百度(燃烧)蛋白质分解人体消化道内:37oC,1～2小时完成体外:100oC,一天造血、组织再生人体内:37oC,顺利完成体外:无法进行一种催化剂不稳定(热、酸、碱)专一性极强在人体环境中起作用（生理环境稳定）II.化学元素在人体中的作用27种生命元素14种金属元素13种非金属生命元素维持平衡平衡失调“ChemicalBalance”和谐健康疾病成年人身体平均含有以下元素PHNOClSCMgKCaFe磷1.0氢10.1氮3.0氧66.0氯0.15硫0.25碳17.5镁0.05钾0.36钙1.5铁(微量)700g7000g2100g45500g105g175g12060g35g245g1050g2.8g其它微量元素ZnCuSeMnMoCrCoNiSnAsVBIF…微量元素与人体健康元素日需要量(mg)生理作用缺乏症状过量危害存在食物铁Fe10-15血红蛋白成分,输送O2、CO2;氧化还原酶反应中传递电子低血红素,贫血,心悸,心动过速,指甲扁平铁沉着,皮肤发黑肝脏,蛋黄，菠菜,黑木耳,血块铜Cu2.5含与人体各种酶中;与Fe协同起氧化还原作用;形成人体黑色素低血色素性贫血;白化病沉积于肝肾、脑中即成威尔逊病同上锌Zn15胰岛素成分;多种酶的成分;促进伤口愈合发育障碍;免疫功能差;异食癖刺激肿瘤生长谷物、蔬菜、贝类钴Co1-3维生素B12组成部分慢性贫血胸骨疼痛,恶心,呕吐,神经性聋

蔬菜、肝脏钼Mo痕量多种酶的辅助因子；减少人体对亚硝胺吸收增加‘癌症发病率（亚硝胺有致癌性）谷物（钼肥）镉Cr5-10作用于胰细胞上胰岛素的敏感部位易发糖尿病，冠心病，动脉硬化海藻、鱼类、豆制品硒Se0.05-0.1谷胱甘肽过氧化物酶(细胞膜)必须成分;抑制肿瘤;视力敏锐(鹰:10倍）大骨节病；肝坏死；视力衰退；抑制癌症发生脱发/脱甲症，神经系统损害海产品，猪/牛肾氟F1-2骨骼、牙齿硬化龋齿，心肌障碍氟斑牙，氟骨症海产品，茶叶碘I0.1-0.3甲状腺素成分甲状腺肿，智力障碍甲状腺亢进海产品宏量元素与人体健康元素生理作用缺乏/过量危害存在食物钙Ca磷PCa:牙和骨的重要组成；维持肌肉和神经的正常反应；血液凝结的激剂Ca随尿液、粪便排除P随尿液排除补充Ca、P时注意平衡骨、蛋、豆、乳(Ca、P;乳钙最易吸收)蔬菜、坚果（Ca）肉、鱼（P）井水、泉水（Ca）菠菜中的草酸与Ca2+结合成不溶性草酸钙P:牙和骨的重要组成；细胞的磷脂（糖和脂肪代谢的必需物质）；核酸的组成；磷酸盐（缓冲剂）维持酸碱度Ca、P在血液中有一定比例；Ca盐需转换为磷酸钙被肠吸收血液中Ca过量：肌肉神经迟钝

不足：过度敏感

酸、脂肪、胆盐、维生素D等能帮助Ca和P的吸收：酸：使钙溶解，生成磷酸钙，易于被吸收。胆盐：使磷酸钙和其它钙盐的溶解度增加。脂肪：进一步促进胆盐对磷酸钙和其它钙盐的溶解度。维生素D：保持血液中的Ca和P的浓度，并存储在骨骼中，使骨骼钙化。血液中钙骨骼中钙甲状腺激素分泌少甲状腺激素分泌多宏量元素与人体健康元素生理作用缺乏危害过量危害钠Na维持细胞外渗透压、酸碱度头晕，乏力；长期缺钠易患心脏病和低钠综合症。高温工作者：饮料中加盐(NaCl)腹泻病人：注射生理盐水骨癌、食道癌、膀胱癌发病率增加水肿（留存水由细胞外向内渗透）钾K维持细胞内渗透压、酸碱度增加钾盐摄入量：骨癌、食道癌、膀胱癌发病率下降摄入钾盐和镁盐代替钠盐：糖尿病、高血压、骨质疏松症有疗效

氯Cl胃液盐酸（HCl）的成分消化不良胃酸过多Na、K、Cl维持体内渗透压、酸碱度、肌肉神经细胞的应激性物质。Na+、K+的平衡由肾上腺皮质激素调节(滞钠排钾)：分泌减少：肾排出Na+，保留过多K+Na+不足，渗透压下降为保持渗透压不变，排出水分血液变浓、变少血流速度慢尿量减少各种缺水症状III.维生素在人体中的作用维生素的特点与功能：人体需求量很小，但必不可少是有机化合物不是构成细胞组成的物质许多辅酶中含有维生素不是由体内内分泌腺分泌通过食物获取或由肠内寄生细菌制造有14种世界公认的维生素（20多种）细胞发育受阻、停止、甚至死亡脚气症、坏血病、癞皮病、夜盲症、软骨病维生素缺乏脂溶性维生素水溶性维生素维生素A(A1,A2,胡萝卜素)维生素D(D2,D4)维生素E(α,β,γ,δ-生育酚)维生素F(亚油酸、花生烯酸)维生素K维生素B（B1、B2、B6、B12、泛酸、叶酸，胆）维生素C（抗坏血酸）维生素P重要的维生素1：维生素A（A1、A2、胡萝卜素）（脂溶）维生素A1（视黄醇）结构式不饱和醇溶解在油脂性溶剂中共轭双键体系使其易于氧化（光照破坏）无氧条件下热稳定性好维生素A2（脱氢视黄醇）结构式VA2生理作用与VA1相同，生理活性只有VA1的40％VA存在于鱼肝油、鱼子、肝脏、蛋黄、奶油等保存维生素A：避免接触空气，避免晒太阳。类胡萝卜（VA原）素结构式（水解后可产生两分子VA1）1.

感光：视紫红质（视网膜色素）的成分2.

上皮细胞生长的必需物质维生素A的功能视紫红质成分视黄质光缺乏：夜盲症（弱光感受力差）上皮细胞萎缩表皮角质化（蟾皮病、眼干燥症）易受感染（角质细胞无法很好保护下层组织）—感冒、肺炎抗癌作用缺乏：胡萝卜番茄柑桔感光2：维生素D（脂溶）甾醇衍生物溶解在油脂性溶剂中一般容易得到足够的VD维生素D原（麦角甾醇）紫外线维生素D的功能缺乏——软骨病过量——组织钙化（肾、心脏、支气管内）促进小肠吸收钙和磷，使血钙和血磷浓度增加——磷酸钙在骨骼沉积，骨骼钙化。维生素D2（麦角钙化醇）3：维生素E（脂溶）性质稳定——耐酸碱，无氧条件下耐200oC；有氧条件下，易被氧化。人体的抗氧化剂（食用油脂最理想的抗氧化剂）——抗衰老减轻毒物对人体器官的损害维生素E（α-生育酚）维生素E抗氧化机理（自身被牺牲）4：维生素B（B1、B2、其它）（水溶）粗米、粗面、花生、黄豆、肝、肾、牛肉、猪肉、鸡蛋等微溶于水遇热（100oC）、Cu2+分解维生素B1（硫胺素）维生素B1的功能缺乏—糖代谢不正常（神经受损）

—血液中丙酮酸浓度增高

—肠胃肌肉蠕动差，胃口欠佳，便秘

—脚气病（神经炎）脱羧酶促进糖代谢的中间产物丙酮酸的氧化。B1＋磷酸焦硫酸磷胺脱羧酶

促进胃肠蠕动、消化液分泌、细胞代谢生长酵母、肝、肾、心脏、瘦肉、米糠、花生、菠菜等细胞核中谷类和蔬菜中B2必须蒸煮才能被释放桔黄色固体，微溶水，遇碱、光破坏热稳定性较好维生素B2（核黄素）维生素B2的功能缺乏—氧化代谢不正常

—皮炎、烂嘴角、地图舌

—眼睛怕光、易流泪，角膜充血氧化还原酶的辅基成分（参与体内氧化还原反应）促进糖、脂肪、蛋白质代谢维持皮肤、粘膜和视觉的正常机能酵母、肝、牛肉、番茄、菠菜等中白色固体，微溶水，对热、氧稳定烟酰胺功能缺乏—癞皮病（皮肤发炎、舌炎、胃口差、腹泻、贫血、见光皮肤带硬甲）

氧化辅酶（I、II）的成分正常细胞氧化作用的必需物质烟酰胺其它维生素B叶酸烟酸泛酸生物素肌醇胆碱骨髓红细胞和白细胞的生长和分裂有关治疗巨红细胞贫血、抗癌皮肤粘膜病和神经系统疾病有关肌醇和胆碱还与脂肪分解有关（预防脂肪肝）4：维生素C（水溶）白色晶体，易溶于水（蔬菜、水果、橘子）（人体的垂体、肾上腺可储存VC)极易被氧化，对热、碱敏感；遇Cu2+更易分解煮菜不宜加热太久（加盖）、不用铜锅、不宜加碱抗坏血酸抗坏血酸脱氢抗坏血酸2,3-二酮古罗糖酸[O][R]谷胱肝肽氧化还原的循环保证维生素C参与生理氧化还原维生素C的作用胶原纤维消失，基质解聚，血管通透性增强——“坏血病”（皮下出血、齿龈出血、关节内出血、贫血、抵抗力差…）制造胶原蛋白（粘联细胞）的必须物质通过氧化还原反应在人体内起传递氢的作用促进细胞间质和组织的生成任何纤维组织的成胶质都需要维生素C的保护抑制人体内亚硝胺的生成（预防感冒、抗癌作用）维生素C缺乏不会引起中毒（随尿液排出）形成“结石”的可能性增加维生素C过量5：维生素P（水溶）6：维生素K（脂溶）VC治疗“坏血病”，必须存在黄酮提高毛细管强度维持毛细管渗透压正常维生素P基本骨架黄酮黄烷酮黄酮醇维生素K（凝血维生素）人体不需要补充VK（肠腔内细菌可制造）新生儿应补充加速血液凝固，促进肝脏合成凝血酶原所需的因子第二节疾病、药物与化学1.抗酸剂4.类固醇2.止解痛3.抗生素常用重要药物（西药）5.过敏和抗组胺药1：抗酸剂（碱性化合物）胃壁分泌盐酸（HCl）抑制细菌生长促进食物水解（酸性条件水解速度加快）胃粘膜细胞50万/min更新胃酸（HCl）过多

人体胃内正常pH：1.2～3.0

摄入过多食物（pH下降）——不适化合物作用机理备注氧化镁(MgO)MgO＋2H+

+Mg2+H2O白色无味氧化镁乳液

(Mg(OH)2)Mg(OH)2＋2H+

Mg2++2H2O不愉快粉质感碳酸钙(CaCO3)CaCO3＋2H+

Ca2++H2O+CO2涨气碳酸氢钠(NaHCO3)NaHCO3＋H+

Na++H2O+CO2涨气氢氧化铝

(Al(OH)3)(Al(OH)3)+3H+

Al3++3H2O洁净的胶体弱羟基铝碳酸钠(NaAl(OH)2CO3)(NaAl(OH)2CO3)+4H+

Na++Al3++3H2O+CO2pH<5柠檬酸钠(Na3C6H5O3.2H2O)Na3C6H5O3.2H2O+3H+

3Na++C6H8O3.2H2O作用缓和常用抗酸(H+Cl-)化合物及机理2：止痛药（鸦片、吗啡、可待因、阿司匹林）鸦片：罂粟中提炼出的粘稠物，含20多种生物碱。其中10％为吗啡，是鸦片最有效的成分。吗啡（morphine）吗啡（morphine）可待因（codeine，吗啡单甲基醚）海洛因（heroine，乙酰化吗啡）有医用价值无医用价值—“毒品”上瘾性：codeine<morphine<herorine（药物依赖性）吗啡（morphine）吗啡替代物（demerol，度冷丁）1975年，休斯等发现疼痛机理（中枢神经的特殊位置控制疼痛）脊椎动物自身可产生麻醉物质（enkephalino）长期服用止痛药抑制或丧失人体自身的麻醉能力可卡因（cocaine，古柯碱；可从天然可卡植物中提取）普鲁卡因（prcocaine）利度卡因（lidocaine）传递疼痛神经的阻断物质阿司匹林

作用缓和、通用性较强的止痛药不仅止痛，还是很好的退热药阿司匹林副作用伤害胃壁（未溶解的阿司匹林停留在胃壁上引起胃出血）吃药时粉碎药片已发展肠溶阿司匹林3：抗菌消炎药（磺胺类药、抗生素）消除由微生物引起的疾病能阻止其它微生物生长帮助白血球阻止细菌的繁殖抗菌消炎攻克疾病白血球抗体抗菌消炎药作用（a）磺胺类抗菌消炎药通式肺炎、脑膜炎、败血症等百浪多息(天然染料，Prontosil，1932年)对胺基苯磺酰胺磺胺类抗菌消炎杀菌原理：阻止细菌生长必须的维生素B——叶酸的合成细菌叶酸的合成：叶酸（VB）磺胺对人体副作用小（人体合成叶酸不需要对胺基苯甲酸）（b）青霉素（Penicillin，1928年）从蓝绿色霉菌中提炼出来对动物细胞无毒，活性有选择性。对葡萄球菌的杀菌机理：抑制细菌细胞壁的合成生产方法：生化发酵制备β-内酰胺（c）头孢菌素（1945年）1945年布洛祖从海边污泥中分离得到头孢菌素C抗菌作用更强抗菌谱更广可口服头孢与青霉素合称β-内酰胺抗生素（d）四环素族抗生素（1945年）从金黄色土壤中提炼出来副作用：土霉素杀灭人体正常存在的寄生细菌，导致腹泻。儿童过量服用导致“四环素牙”金霉素四环素4：类固醇（激素类药物）四环结构的类固醇化合物广泛存在于动植物体内类固醇通式胆固醇通式人体可以自身合成或从食物中获取胆固醇胆固醇在人体内的生化反应产生许多重要的类固醇体内胆固醇过量导致动脉硬化和胆结石可的松（胆固醇氧化产物：类固醇）(一种肾上腺皮质激素)治疗关节炎抗过敏药物雌激素：黄体酮（孕激素）雌二醇睾酮性激素雌酮避孕药片（1960年）5：过敏和抗组胺剂引起过敏的物质是结构复杂的蛋白质、多糖或两者结合物（MW>10000）“过敏介体”的活性化学结构（蕨草花粉）是干草热、支气管哮喘和其它过敏症的元凶预防、避免接触过敏源脱敏（昂贵、局部疗效）药物治疗（阻断IgE抗体与过敏源的作用治疗(Histamine)派力苯萨明治疗过敏的原理利用含有类似Histamine的有机胺占据原来Histamine在细胞上的位置，以阻断Histamine的反应苯海拉明扑尔敏抗希斯特敏药肾上腺素类固醇1.紫杉醇2.黄蒿粟天然药物疗效独特副作用小1.紫杉醇从珍稀植物红豆杉中提取出来生产1公斤最终产品，须处理3吨以上的红豆杉枝叶天然抗癌药物2.青蒿素从黄花蒿植物分离得到的含过氧键的萜内酯化合物对恶性疟原虫作用快，对人体毒性很低抗疟效果更好抗疟疾的先导化合物药物风波“伟哥”的功与过1998年最轰动世界的上市药物（美国辉瑞制药）5000万片/year1998年3-11月美国相关死亡人数130人与硝酸酯（降压药）药物混合服用，导致严重低血压——68%死亡率柠檬酸西地那非苯丙醇胺(PPA)（去麻黄素，人工合成物质）感冒药风波缓解鼻塞、喷嚏、咳嗽2000年10月FDA将PPA列为不安全类药物；11月停用含PPA的感冒药具有增加出血性中风的副作用麻黄素美国FDA批准的唯一的非处方减肥药“抑制食欲”“拜斯亭”沉浮1997年上市用于治疗心血管疾病（降胆固醇、降血脂药物）销量：600万/year2000年德国拜尔公司全球回收严重副作用：与另一种降血脂药“吉非贝齐”合用易导致横纹肌溶解的危险反应停(thalidomide)事件(S)-thalidomide(R)-thalidomide1953年瑞士Ciba药厂首次合成了名为”反应停”的药物1957年在前西德上市,以其镇静、催眠及镇吐作用（用于改善睡眠和妊娠早期的恶心、呕吐反应）1959年仅在联邦德国就有近100万人服用过反应停，月销量达1吨20世纪最大的药物性灾难胎儿耳朵畸形和听力缺失胎儿上肢缺失胎儿双手呈海豹样3指畸形胎儿拇指畸形大量婴儿夭折1997年在美国重新上市，用于抗肿瘤，对多发性骨髓瘤、直肠癌有良好疗效。成为具有新作用机制、多种治疗用途、重新焕发活力的老药。(S)-thalidomide(R)-thalidomide毒品与化学联合国麻醉药品委员会——指能使人成瘾的药物，种类很多，各国因流行种类不同而设定其范围毒品的定义吗啡型药物（鸦片、吗啡、可待因、海洛因和罂粟植物等）——最危险的毒品可卡因和可卡叶大麻安非他明、甲基苯丙胺（冰毒）等人工合成兴奋剂安眠镇静剂，包括巴比妥药物和安眠酮精神药物，即安定类药物种类（联合国麻醉药品委员会）毒品的四个共同特征不可抗力：强制性地连续使用该药，并不择手段地去获得连续使用有不断加大剂量的趋势对该药产生精神依赖性及躯体依赖性，断药后产生戒断症状对个人、家庭和社会都会产生危害后果吸毒对人体的三大危害身体依赖性：使人体体能产生适应性改变，形成在药物作用下的新平衡状态精神依赖性：对毒品的依赖性难以消除毒品毁坏人的神经中枢等；感染性疾病1.吗啡型毒品罂粟：本身不是毒品，但从中可得到鸦片、吗啡、可待因、海洛因等毒品。一种一年生的栽培植物种植在海拔高300至1700米的地方蒴果大小形状与鸡蛋相似罂粟的干燥果壳（罂粟壳，大烟壳）是一种中药，久服成瘾鸦片（初级毒品）：生鸦片吗啡类生物碱罂粟碱类生物碱盐酸那可汀类生物碱吗啡可待因蒂巴因10-15%1-3%0.2%0.5-1%3-8%生鸦片蒴果的壁体中有一种乳白色的汁，收集的这种汁液经自然风化变成深褐色具有强烈的、令人作呕的气味，味很苦熟鸦片生鸦片经过烧煮和发酵后，制成条状、板片状或块状吸食时可发出强烈的香甜气味吗啡：吗啡（morphine）1806年法国化学家F·泽尔蒂纳首次从鸦片中分离出来（1952年人工合成）希腊神话中的睡眠之神吗啡斯(Morphus)有强大的止痛作用，对各种疼痛都有镇痛效果吗啡中毒致死直接原因——抑制呼吸(少至每分钟2-4次，甚至出现呼吸麻痹)同样计量下，注射吗啡的效果比吸食鸦片强烈10-20倍成瘾快：连续用药一周以上即可上瘾海洛因（heroine，乙酰化吗啡）海洛因（“世界毒品之王”）：海洛因成瘾最快，毒性最烈