武大精品課程課件-化學(xué)與健康

2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)發(fā)現(xiàn)并發(fā)展了綠色熒光蛋白（greenfluorescentprotein,GFP）美國(guó)伍茲霍爾海洋研究所的科學(xué)家下村修（OsamuShimomura）哥倫比亞大學(xué)的馬丁·沙爾菲（MartinChalfie）加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校的錢永?。≧ogerY.Tsien）用綠色熒光蛋白標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)鼠綠色熒光蛋白(greenfluorescentprotein,GFP)最初足從維多利亞多管水母(Aequoriavictoria)中發(fā)現(xiàn)的發(fā)光蛋白[1]。天然GFP的生色團(tuán)由65—67位Ser-Tyr-Gly的氨基酸殘基組成,并經(jīng)環(huán)化和脫氫形成一個(gè)咪唑環(huán)[2]。其最大激發(fā)峰為395nm,在475nm處有一副激發(fā)峰,最大發(fā)射峰位于510nm。gfp作為一種新型的報(bào)告基因具有許多優(yōu)越性:首先它分子量較小,只編碼238個(gè)氨基酸的多肽,對(duì)細(xì)胞沒有毒。下村修和同伴在從一種特殊水母中提取水母素時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)一種在紫外光下發(fā)強(qiáng)烈綠色的蛋白。這就是現(xiàn)在大紅大紫的綠色熒光蛋白。

馬丁·沙爾菲在接下來的研究中指出，水母素和綠色熒光蛋白發(fā)光原理不同。水母素仍是熒光酶的一種，需要熒光素才能發(fā)光。而綠色熒光蛋白本身就能發(fā)光。這意味著，綠色熒光蛋白可以很方便地被植入生物體內(nèi)，作為一種指示劑，跟蹤和判斷生物細(xì)胞的分子變化。

錢永健改造綠色熒光蛋白取得多項(xiàng)成果，世界上目前使用的熒光蛋白大多是錢永健實(shí)驗(yàn)室改造后的變種?，F(xiàn)在的熒光蛋白不僅熒光更強(qiáng)，而且除綠色外，還可以呈黃色、藍(lán)色，有的還可激活變色?；瘜W(xué)與健康第一節(jié)人體中的物質(zhì)組成第二節(jié)化學(xué)與人體健康第三節(jié)食品中的化學(xué)品第一節(jié)人體中的物質(zhì)組成一、人體中的化學(xué)元素共有37種化學(xué)元素，其中25種是生命必須元素，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:在人體中含量超過0.01%的元素共11種，C,H,O,N,S,P,Ca,K,Na,Cl,Mg碳：脂肪、蛋白質(zhì)、糖類，以CO2形式排出氫：H2O水氧：呼吸，CO氮：氨基酸、蛋白質(zhì)、DNA，RNA鉀、鈉、氯Na＋、K＋、Cl＋控制細(xì)胞、組織液和血液的電解平衡，以保持體液的正常流通和控制體內(nèi)的酸堿平衡，氯是胃酸的主要成分。缺鈉易患心臟病，鈉含量過高，易患高血壓，致癌．缺鉀全身無力、疲乏、心跳減弱、頭昏眼花，嚴(yán)重缺鉀還會(huì)導(dǎo)致呼吸肌麻痹死亡。此外，低鉀會(huì)使胃腸蠕動(dòng)減慢，導(dǎo)致腸麻痹，加重厭食，出現(xiàn)惡心、嘔吐、腹脹等癥狀。臨床醫(yī)學(xué)資料還證明，中暑者均有血鉀降低現(xiàn)象。補(bǔ)充各種水果，香蕉、柑橘等。夏季，城里很多人出門都習(xí)慣于帶一瓶純凈水；而在農(nóng)村，人們外出勞動(dòng)時(shí)喜歡喝的卻是茶水。雖然兩者都能補(bǔ)充因大量出汗而丟失的水分，但是它們的作用卻不盡相同。飲茶不僅能解渴而且能消除疲乏。為什么飲茶能消除疲乏呢？原因是夏季人體容易缺鉀，缺鉀會(huì)使人感到倦怠疲乏，而茶葉中剛好含有豐富的鉀。鈣、磷鈣人體骨骼、牙齒、指甲等的主要元素之一。以游離的Ca2+或無機(jī)鹽羥磷石灰3[Ca3(PO4)2Ca(OH)2]的形式存在，前者與鈉鉀離子有類似的作用，后者與蛋白質(zhì)結(jié)合成鈣結(jié)合蛋白。缺鈣易造成骨疼、背疼、骨折等后果。磷人體骨骼、牙齒、指甲等的主要元素之一。以無機(jī)鹽羥磷石灰[3Ca3(PO4)2Ca(OH)2]的形式存在，也是構(gòu)成ATP（三磷酸腺苷）能量分子，是生物合成和能量代謝所必須的重要組成成分，是生命物質(zhì)核酸、蛋白質(zhì)的主控因子。2、微量元素:在人體中含量低于0.01%的元素共14種，F(xiàn),I,Fe,Cu,Zn,Mn,Co,Mo,Se,Sn,Cr,Si,Ni,V，其中10種為金屬元素。鐵人體內(nèi)的鐵有70％存在于血紅蛋白和肌紅蛋白內(nèi)，25％以鐵蛋白形式分布在肝、腎、骨髓中，一小部分鐵是氧化酶的輔助因子。當(dāng)血液中鐵蛋白濃度達(dá)200mg/L時(shí)，心臟病發(fā)病率會(huì)高出三倍。因?yàn)檫^剩的鐵促進(jìn)自由基的形成，而自由基會(huì)損害動(dòng)脈壁細(xì)胞，也會(huì)損傷心肌。鋅鋅廣泛存在于人體組織如骨骼、肌肉、皮膚、頭發(fā)、血液、內(nèi)臟之中，是幾十種酶包括DNA聚合酶的組成物質(zhì)。胰島素，唾液蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白也有鋅的結(jié)合。鋅的主要作用是：A、維持細(xì)胞正常分裂。人體的生長(zhǎng)過程主要就是細(xì)胞不斷分裂的過程。缺鋅妨礙軟骨生長(zhǎng)極易造成兒童發(fā)育不良，身材矮小，甚至導(dǎo)致侏儒癥。B、促進(jìn)免疫細(xì)胞特別是T細(xì)胞的生長(zhǎng)，提高免疫力。C、促進(jìn)維生素A的吸收，幫助維生素A從肝臟轉(zhuǎn)移到血液中并到達(dá)所需的器官，如眼睛等，眼睛需要維生素A，視網(wǎng)膜中含有大量的鋅，因此，補(bǔ)鋅對(duì)提高視力有作用。D、前列腺含有大量的鋅。美國(guó)醫(yī)生臨床證實(shí)補(bǔ)鋅可以防治前列腺肥大和性功能衰退。E、鋅可維持正常的味覺和食欲。缺鋅會(huì)引起味覺異常，食欲下降，會(huì)引起兒童異食癖，加重發(fā)育停滯。動(dòng)物的瘦肉、肝臟、蛋類及牡蠣等硒在酶系統(tǒng)和血液正常機(jī)能運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)揮著重要作用,使人體免疫力增強(qiáng)\抑制肝腫瘤以及乳腺腫瘤的發(fā)生,并對(duì)人體內(nèi)白血球的殺菌能力有很大的影響。缺硒使人體內(nèi)白血球的殺菌能力降低，克山?。ㄉ趮D女和學(xué)齡前兒童）、大骨節(jié)?。▋和颓嗌倌辏┪^量頭發(fā)脫落，雙目失明甚至死亡。魚類、蝦類等水產(chǎn)品，其次為動(dòng)物的心、腎、肝。蔬菜中含量最高的為金花菜、薺菜、大蒜、蘑菇。碘甲狀腺球蛋白是一種含碘的蛋白質(zhì)，一旦人需要就會(huì)很快水解為有活性的甲狀腺素，一種含碘的氨基酸，能促進(jìn)體內(nèi)物質(zhì)和能量的代謝、促進(jìn)身體生長(zhǎng)發(fā)育、提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性等生理功能。缺碘甲狀腺素的合成受到影響，使得甲狀腺組織產(chǎn)生代償性增生，形成甲狀腺腫（大脖子病）?？送〔。ㄖ饕莾和?，胚胎期和新生兒期缺碘）碘過量甲狀腺腫鉻參與糖和脂類的代謝，作用在細(xì)胞膜上胰島素的敏感部位，能增強(qiáng)體內(nèi)胰島素的作用，對(duì)糖尿病患者有一定治療作用。缺鉻影響視力。鉻致癌糙米、全麥片、小米、玉米、粗制紅糖。氟強(qiáng)壯骨骼和牙齒。缺氟齲齒，牙齒的主要成分羥磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]，氟充足時(shí)，氟磷灰石[CaF2Ca3(PO4)2]，牙釉質(zhì)

。氟過量氟斑牙，氟過多防礙了牙齒鈣化酶活性，牙齒鈣化不能正常進(jìn)行，色素在牙釉質(zhì)表面沉著。銅制造紅細(xì)胞和機(jī)體氧化還原體系中有效的催化劑；參與構(gòu)成皮膚、頭發(fā)等器官，能使身體更好的利用鐵。缺銅視力減退、骨骼生成障礙、貧血等

。銅過量抑郁、煩躁、嘔吐、神經(jīng)質(zhì)、關(guān)節(jié)與肌肉疼痛。來源：杏仁、大蒜、柑橘、大豆等。錳對(duì)蛋白質(zhì)與脂肪的代謝、健康的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)與血糖的控制有用，與軟骨及關(guān)節(jié)腔內(nèi)潤(rùn)滑液的形成有關(guān)。缺錳動(dòng)脈硬化等疾病

。來源：干果、海藻、粗糧等。鉬氮的代謝中需要鉬，能使嘌呤在最后階段變成尿酸。缺鉬口腔與齒齦的病變腫瘤

。過量的鉬影響銅的代謝，痛風(fēng)的發(fā)生來源：干果、海藻、粗糧等。二、人體中的有機(jī)物碳、氫、氮、氧、硫、磷是組成人體中蛋白質(zhì)、脂肪、糖類和核酸的基礎(chǔ)。１、蛋白質(zhì):天然有機(jī)高分子化合物，在酸、堿或酶的作用下發(fā)生水解，水解的最終產(chǎn)物是氨基酸。1965年，我國(guó)科學(xué)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質(zhì)，結(jié)晶牛胰島素。2、脂肪:動(dòng)物油脂通常呈固態(tài)，為脂肪；植物油脂呈液態(tài)，稱為油。二者統(tǒng)稱為油脂，由高級(jí)脂肪酸和甘油組成。油脂在小腸里由于受酶的催化而發(fā)生水解，生成脂肪酸和甘油，被小腸吸收，作為人體的營(yíng)養(yǎng)。不飽和脂肪酸是人體必須的脂肪酸，人體自身不能合成，包括亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸，人體缺乏時(shí)，會(huì)影響固醇類代謝?；ㄉ?、芝麻、榛子3、糖類:

由C、H、O三種元素組成蔗糖：葡萄糖和果糖，甘蔗和甜菜雙糖麥芽糖：2倍的葡萄糖，存在于淀粉中多糖：淀粉和纖維素單糖：不能水解C6H12O5糖類4、核酸:

對(duì)遺傳信息的存儲(chǔ)、蛋白質(zhì)的生物合成起決定性的作用。核酸水解核苷酸水解磷酸核苷水解戊糖：DNA,RNA堿基:嘌呤，嘧啶能量傳遞員：三磷酸腺苷ATP第二節(jié)化學(xué)與人體健康一、幫醫(yī)生診斷疾病有效治療疾病的第一步，就是正確診斷疾病。?血液和尿液的檢查是醫(yī)藥化學(xué)家發(fā)明的；?磁共振成像技術(shù)(MRI)的發(fā)明是核磁共振光譜應(yīng)用于化學(xué)研究的結(jié)果，利用該方法可以得到人腦斷層成像，幫醫(yī)生找到病變部位。二、幫醫(yī)生提供新藥藥是人類戰(zhàn)勝疾病的武器。1、阿司匹林(Aspirin)：解熱鎮(zhèn)痛，白柳的葉子1829年，法國(guó)人從柳樹中提取出可以治病的物質(zhì)，水楊酸。1859年，德國(guó)化學(xué)家Hoffmann將水楊酸與醋酸酐反應(yīng)，得到酸性較弱的乙酰水楊酸，在鎮(zhèn)痛和治療風(fēng)濕病方面有獨(dú)特效果，1899年，德國(guó)拜爾公司正式命名為阿司匹林。2、黃胺類藥物：解熱鎮(zhèn)痛，白柳的葉子1932年，德國(guó)病理學(xué)家Domagk發(fā)現(xiàn)百浪多息能有效治療鏈球菌感染。百浪多息1935年，法國(guó)巴斯特研究所在白浪多息化學(xué)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上合成出非常有效的殺菌劑：對(duì)氨基苯黃酰胺，治好了美國(guó)總統(tǒng)的兒子小羅斯福和英國(guó)首相丘吉爾的細(xì)菌感染。是二次世界大戰(zhàn)前唯一有效的抗菌藥物。黃胺類藥物的發(fā)明，使肺炎、腦膜炎等疾病得到有效控制。3、青霉素：傳染病的克星，青霉素在臨床上主要用于治療葡萄球菌傳染，如腦膜炎、化膿癥、骨髓炎等；溶血性鏈球菌傳染癥，如腹膜炎、產(chǎn)褥熱，以及肺炎、淋病、梅毒等。三、毒品對(duì)人體健康的影響毒品濫用對(duì)人體個(gè)功能系統(tǒng)均有明顯的病理?yè)p害。1、鴉片(opium)：引起體質(zhì)衰弱及精神頹廢,過量吸食鴉片,可因呼吸衰竭死亡。2、嗎啡：3、冰毒：甲基苯丙胺，過度興奮。4、大麻：神經(jīng)障礙、思維遲鈍、記憶混亂、影響運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。5、搖頭丸：活動(dòng)過度、感情沖動(dòng)、嗜舞。6、海洛因：瞳孔縮小、深度昏迷等。7、杜冷丁：普遍用于臨床。8、咖啡因：普遍用于臨床。9、可卡因：偏執(zhí)狂型精神病。10、鎮(zhèn)靜催眠藥和抗焦慮藥：巴比妥類、苯二氮卓類11、酒精類：甲醇、醛類、雜醇油、鉛、氰化物第三節(jié)食品中的化學(xué)品一、現(xiàn)代食品工業(yè)的靈魂：食品添加劑加入食品中的化學(xué)合成物質(zhì)或天然物質(zhì)，不僅可以改善食品質(zhì)量和色、香、味，而且可以防治食品腐敗變質(zhì)。1、食品防腐劑：凡是能抑制微生物的生長(zhǎng)活動(dòng)，延緩食品腐敗變質(zhì)或生物代謝的制品都是食品防腐劑，有時(shí)也稱抗菌劑。食品防腐劑殺菌劑：通過一定的化學(xué)作用殺死微生物，使之不能侵染食品，造成食品變質(zhì)。

抑菌劑：主要是通過改變微生物生長(zhǎng)曲線，使微生物的生長(zhǎng)繁殖停止在緩慢繁殖的緩慢期，而不進(jìn)入急劇增殖的對(duì)數(shù)期，從而延長(zhǎng)微生物繁殖一代所需要的時(shí)間，即起到所謂的“靜菌作用”。氧化型殺菌劑還原型殺菌劑其它殺菌劑防腐劑無機(jī)類有機(jī)類氧化型防腐劑：過氧化氫、過氧乙酸、臭氧、氯、漂白粉、漂白精還原型防腐劑：二氧化硫、無水亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、保險(xiǎn)粉和焦亞硫酸鈉二氧化碳(CO2)：飲料其它無機(jī)類防腐劑：硝酸鉀、硝酸鈉和亞硝酸鉀、亞硝酸鈉，主要作為護(hù)色劑使用，但同時(shí)也具有防腐作用苯甲酸及其鹽類：最適宜的pH值為2.5~4.0對(duì)羥基苯甲酸酯類：受pH值影響較小，適用的pH值范圍為4~8。山梨酸及其鹽類：在pH值低于5~6時(shí)最佳丙酸鹽：必須在酸性環(huán)境中才能產(chǎn)生作用

醇類：乙醇、乙二醇、丙二醇

2、抗氧化劑：食品保藏中常常添加一些化學(xué)制品，以延緩或阻止氧氣所導(dǎo)致的氧化變質(zhì)。丁基羥基茴香醚(BHA):食用油脂、奶油、維生素A油、香料等；二丁基羥基甲苯（BHT）：餅干、干魚、方便面等；沒食子酸丙脂（PG）：避免使用鐵銅等容器；抗壞血酸及其鹽類：水果罐頭、果汁等。3、調(diào)味劑：酸味劑、鮮味劑、甜味劑。酸味劑：增進(jìn)食欲、防腐作用、有助于溶解纖維素及鈣磷等；乙酸檸檬酸富馬酸鹽酸酸乳酸蘋果酸磷酸碳酸鉀檸檬酸三鉀（納）檸檬酸一鈉氫氧化鈉酒石酸。鮮味劑：補(bǔ)充或增強(qiáng)食品原有風(fēng)味的物質(zhì)。谷氨酸鈉即Ｌ－谷氨酸一鈉，別名味精：是其他鮮味劑的基礎(chǔ)５－肌苷酸鈉：呈雞肉鮮味５－鳥苷酸鈉：呈鮮菇鮮味甜味劑：能賦予食品甜味的食品添加劑。甘草：用于醬油、豆?jié){、腌制物中甜葉菊：降血壓、促進(jìn)代謝、治療胃酸過多糖精：醬菜、糕點(diǎn)、餅干、面包天冬甜素：有清涼感，用于汽水、乳飲料、醋、咖啡飲料等4、食用色素：提高食品的商品價(jià)值,促進(jìn)人們的食欲。主要有合成簌簌和天然色素兩大類。合成色素：結(jié)構(gòu)多為偶氮類，屬于煤焦油染料，色彩鮮艷，堅(jiān)勞度大，性質(zhì)穩(wěn)定，著色力強(qiáng)，本身無營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，大多數(shù)對(duì)人體有害。蘇丹紅事件、紅心鴨蛋事件。用于彩色蠟、油脂、汽油、溶劑和鞋油等的增色添加劑，還可以用于，焰火禮花的著色。家用的紅色地板蠟或紅色鞋油通常含有蘇丹一號(hào)的成分蘇丹紅是一種禁止將其作為食品添加劑使用的工業(yè)染料。2005年，歐盟在食品中發(fā)現(xiàn)了蘇丹紅成分；后在中國(guó)的許多食品中，包括著名快餐企業(yè)肯德基的5種食物中發(fā)現(xiàn)了蘇丹紅成分，因此引發(fā)了中國(guó)有關(guān)食品安全方面的討論。蘇丹一號(hào)在1918年以前曾經(jīng)被美國(guó)批準(zhǔn)