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化学元素是构成生物体的最小单位,在生物体元素组成中最基本元素是C,其原因是C是构成一切有机化合物的中心,并不是由于在生物体内含量较多。
(1)基本元素:C、H、O、N;(2)主要元素:C、H、O、N、P、S,此六种元素在生物体内含量达95%以上;(3)大量元素:指生物体内含量超过万分之一以上的元素,有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等;(4)微量元素:指生物体内含量少,但作用重要的元素,这是判断是否是微量元素的标准,具体元素有Fe、Zn、Mo、Cu、Mn、B、Ni、Cl等。
能力提升:(1)基本元素与组成细胞的主要元素二者的区别。基本元素是指构成任何生物体都必须的元素,包括结构最简单的朊病毒也不例外,也包含C、H、O、N四种元素;主要元素则是指细胞中作用重要而相对含量又较高的元素,如C、H、O、N、P、S等,它们大约占细胞总量的97%,所以主要元素中包含了基本元素,但二者又不完全等同;细胞的化学元素中又以O含量最多。
(2)大量元素和微量元素的区别是以各种元素在生物体内的含量而定的。含量占生物体总量万分之一以上的就称为大量元素,以下的就称为微量元素。
典例1.下列哪一实例能说明微量元素是生命活动所必需的是( )。
A.Mg是叶绿素不可缺少的组成成分
B.油菜缺少B时只开花不结果
C.哺乳动物血液中Ca2+盐含量太低会抽搐
D.人体内Mn的含量过高会导致运动失调
点拨:本题考查微量元素的定义。题中提到微量元素只有“B”、“Mn”符合,而D项不能说明该微量元素是否为人体生命活动所必需。
答案:B
总结:对生物体内的元素种类及构成,不仅考虑其在生物体内的含量,而且还要考虑其在生物体内的作用。称之为微量元素的标准是在生物体内含量少,但作用重要的元素。大量元素和微量元素是按照该元素在生物体内的含量来确定的。主要元素、基本元素等是按照该元素对生物体的作用区分的。自然界组成元素与生物体组成元素的关系可以用右图表示。
考点二:细胞中的元素及其重要作用
(一)组成化合物
(二)影响生命活动
①Ca2+可调节肌肉收缩和血液凝固,血钙过高会造成肌无力,血钙过低会引起抽搐。
②K+可维持人体细胞内液的渗透压、心肌舒张和保持心肌正常的兴奋性。K在植物体内可促进光合作用中糖类的合成和运输。
③B+可促进植物花粉的萌发和花粉管的伸长,植物缺少B会造成“花而不实”。
④K+在动物细胞中多分布在细胞质里,对神经的兴奋传导和肌肉收缩有重要作用。在植物中以无机盐溶液的离子状态存在,与光合作用过程中糖类的运输有关。Mg是叶绿素的组成成分,一切绿色植物光合作用不可缺少的。
⑤Zn2+有助于人体细胞的分裂,促进生长发育、大脑发育和性成熟。
典例2.下列对化学元素硼的描述,不正确的是( )。
A.硼属于微量元素B.柱头和花柱中积累大量硼时,有利于受精作用
C.缺硼时花粉发育不良,花药和花丝萎缩D.能够促进雄蕊的萌发
点拨:化学元素硼(B)是生物生长所必需的,但需要量却很少,是维持生物正常生命活动不可缺少的微量元素。硼对生命活动的影响:能够促进花粉的萌发和花粉管的伸长,当柱头和花柱积累了大量硼时,有利于受精作用的顺利进行。在缺少硼时,花药和花丝萎缩,花粉发育不良。如油菜缺硼时,会出现“花而不实”现象。雄蕊的萌发和花粉的萌发是两个概念,不能混淆。
二、教学目的
1.组成生物体的化学元素主要有20多种,包括大量元素和微量元素(B:识记)。
2.组成生物体化学元素的重要作用(B:识记)。
3.生物界与非生物界的统一性和差异性(B:识记)。
三、重点和难点
1.教学重点
(1)组成生物体的化学元素,大量元素和微量元素。
(2)组成生物体的化学元素的重要作用。
2.教学难点,全国公务员共同天地
生物界与非生物界的统一性和差异性。
四、教学建议
本章内容的教学时间是4课时,其中讲课可安排3课时,实验安排1课时。教学内容的前后顺序可依教材进行,也可以重新组织。例如,先通过学生实验,使学生对生物组织中糖类、脂质、蛋白质等化合物有一个感性认识。然后,在此基础上,再学习组成生物体的各类化合物。最后,归纳总结组成生物体化学元素的特点。
本节教学安排1课时。教师在教学中可以多运用对比的方法,使学生通过对比,发现并且概括出组成生物体的化学元素的特点:①从无机的非生命环境中元素的组成与生物体元素组成的对比中,发现它们的统一性,了解生物体的元素组成特点;②从动物体与植物体组成元素的对比中,发现不同类型的生物体,元素的组成有区别;③从生物体内不同元素的含量对比中,发现生物体元素组成的特点,以及这些特点与构成生物体的化合物、生物体特性的联系。
在教学中,应注意学生的知识背景。如果按照教材顺序安排教学,可以联系初中生物课中有关的知识,联系本地学生的生活常识。如果本节内容安排在第二节之后学习,则应该充分联系各种化合物的元素组成、含量以及生理作用。
为了提高本节的教学效率,教师在课前应做好必要的准备。例如,无机的非生命环境中的元素与生物体的元素对比表,动物(人)体与植物体组成元素的对比表等。把这些对比表制成投影片或幻灯片等,以便及时呈现给学生,使学生有较充裕的时间进行观察、对比和思考,也便于教师归纳总结。
本节教学应该渗透以下几点:①从元素水平就可以看出生物的物质性(世界上没有生命体特有的元素),以及组成生物体物质的特殊性;②组成生物体的元素的作用,只有在生活的机体中,在生物体特定的结构基础上,在与其他物质的相互作用中才能体现出来;③生物体的大量元素和微量元素是依据含量划分的,不可轻视微量元素的作用。另外,生物体中不都是必需元素,环境中有些非必需元素也会进入到生物体中。
五、参考答案
复习题一、1.(D);2.(C);3.(D)。
二、2.组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到,这个事实说明:生物界和非生物界具有统一性。
旁栏思考题仙人掌和鲸的化学元素组成大体相同。但是,这些化学元素在这两种生物体内的含量相差较大。
铁在人体内主要功能是合成血红蛋白,构成一些酶的辅基,合成肌红蛋白。因此,铁缺乏时易患缺铁性贫血,症状是面色苍白、头昏、乏力、心悸、气急等。
锌在人体内参与多种酶的组成,也是酶的活性所必需的,并且是蛋白质合成的必要元素。因此,锌缺乏时的主要症状是少年生长迟缓、性器官发育受影响。
六、参考资料
玉米与人体的化学元素组成(质量分数/%)
元素
玉米
人体
O
C
H
N
Si
K
Ca
P
Mg
S
Cl
Al
Fe
Mn
Na
Zn
Rb
44.43
43.57
6.24
1.46
1.17
0.92
0.23
0.20
0.18
0.17
0.14
0.11
0.08
0.04
_
_
_
14.62
55.99
7.46
9.33
0.005
1.09
4.67
3.11
0.16
0.78
0.47
—
0.012
—
0.47
0.01
0.005
细胞的元素组成在细胞内可以找到至少62种元素,常见的约有29种,其中重要的有24种。这些常见的元素绝大部分属于元素周期表上原子序数较低的元素。
按其在生物体内的含量不同,可以分为大量元素和微量元素。
按元素的生物学功能,大致可以分为下列类型。
1.构成细胞的基本元素:如C、H、O、N、P是构成核酸的主要元素;C、H、O、N、S是构成蛋白质的主要元素等。,全国公务员共同天地
2.调节机体生命活动的元素:如离子态的Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、H+及OH-、HCO3-、SO42-、HPO42-等其他离子。
锌的相对分子质量为六十五。
锌的简介如下:
锌是一种化学元素,原子序数是30,在化学元素周期表中位于第4周期、第IIB族 。是一种浅灰色的过渡金属。锌是第四常见的金属,仅次于铁、铝及铜,不过地壳含量最丰富的元素前几名分别是氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁。外观呈现银白色,在现代工业中对于电池制造上有不可磨灭的地位,为一相当重要的金属。另外,锌是人体必需的微量元素之一,在人体生长发育、生殖遗传、免疫、内分泌等重要生理过程中起着极其重要的作用。
(来源:文章屋网 )
一、人体健康与化学元素的关系
人体中含有大量的化学元素。在这些元素中,除碳、氢、氧、氮能形成各种体内的有机物质以外,其他元素都各以一定的化学形态和结构形成各种生物配合体、功能蛋白质、酶等存在于人体组织中,或作为组成人体结构的材料。或作为血氧运输的载体、或作为酶的激活剂、或作为体液中电解质平衡的调节剂,或作为人体细胞间的信息传递的通讯员,这些元素协同作用,共同完成人体的新陈代谢功能。
但是,由于人类在长期进化过程中,并没有形成对现代社会环境中,无论在数量、还是在质量方面的巨大变化的元素的生态适应机制,环境中有些元素对于人体是必需的,有些是非必需的,不是可有可无的。而人体中任何一种化学元素超过一定的标准都会成为对人体的有害元素。例如,铁是人体必需的元素,具有造血、组成血红蛋白、传递电子和氧,维持器官功能的作用,但人体摄人过量的铁,就会损伤胰腺和性腺,甚至引起心衰、糖尿病和肝硬化。氟也是人体的必需元素,氟对防龋齿、促进牙的生长有积极作用,氟还参与人体内各种氧化还原反应和钙、磷代谢。但是,过量的氟会引起氟斑牙、氟骨症和骨质增生。其他很多元素也如此。
现代人与古代人人体中的微量元素的变化是由环境污染而造成的。随着人类新技术的发展和对地球资源的开发利用,现代环境中的很多元素大大超过了古代环境。因此,现代人人体中各微量元素的含量水平也大大超过了古代人.
现代人体内大多数元素的含量高于古代人,而其中许多元素对人体的健康构成危害。它们在人体中有隐性,当高于某一阈值时,人体便发生中毒,甚至死亡。例如,铜的过量摄人曾导致了轰动世界的日本富山痛痛病,患者长期食用含铜量很高的米,全身自然骨折达72处之多,呼天叫地,痛不欲生。铅也是一个潜在的危害,目前它的主要来源是汽油中的防爆剂——四乙基铅。在汽油时代开始以前,古代罗马人已经开始大量使用铅了。古罗马人用铅制成贮存糖浆和果酒的容器,贵族妇女痴醉于铅做的化妆品。有的历史学家认为,铅中毒引起的死胎、自然流产和不孕症是罗马帝国上层阶级出生率低,从而导致古罗马最终衰亡的原因。随着铅的开采和汽油的使用,环境中的铅越来越多。铅中毒引起人体寿命缩短,情绪低沉、疲倦、贫血,甚至影响儿童的智力。二、人体对污染物的富集
人类利用自己的智能得到的物质越多,“潘多拉魔盒”效应也越明显。据统计,已有96000种化学品进入了人类环境。这些化学品在给人类生活带来巨大利益的同时,也带来了大量的环境问题。100年前,“滴滴涕”的发明者(瑞士人缀勒)由于发明了“滴滴涕”而获得诺贝尔奖,而现在许多国家因其对环境和人体造成危害,已将“滴滴涕”列为禁用品。
科学家发现,人体对环境中某些元素具有惊人的富集效应。美国的科学家在长岛河口区做过这样的实验,大气中“滴滴涕”浓度很低,但经过食物链放大,进入人体的“滴滴涕”浓度可达大气“滴滴涕”浓度的1000万倍以上:大气“滴滴涕”(富集1.3万倍)浮游生物(富集14.3万倍)小鱼(富集57.2万倍)大鱼(富集85.8万倍)水鸟(富集1000万倍)人体。
现代科学证明,人体对有毒物质的富集放大是惊人的。世界上有名的公害事件,包括日本水侯县受汞毒害的水俟病,富山县的痛痛病及农药的污染,研究表明,工业厂矿的废水、废气、废渣排放到环境中造成环境镉污染,从而使当地居民种植的水稻等农作物含镉量超标,居民长期食用被镉污染的粮食、蔬菜等,导致体内镉负荷逐渐增高,镉在体内的生物半衰期长达10-30年,为已知的最易在体内蓄积的有毒物质。镉的不断累积,可使接触者产生各种病变。急性或长期吸入含镉烟尘可引起肺部炎症、支气管炎、肺气肿、肺纤维化乃至肺癌。长期、低剂量接触镉污染主要产生的肾脏病变,表现为肾小管吸收功能降低,尿中低分子蛋白含量增高。镉中毒时,肾脏对钙、磷的吸收率下降,对维生素D的代谢异常,长此以往,可导致镉接触者的骨质疏松或骨质软化。镉还可引起肺、前列腺和的肿瘤。都是由于食物链和生物富集放大的结果。著名物理学家牛顿在1692年由于患严重的失眠、消化不良、健忘、忧虑及妄想等症状而与世长辞。100多年后,人们分析了这位大物理学家的头发样品,发现牛顿死于铅、砷、镉中毒。这些元素都是牛顿用金属做炼丹实验时,从“潘多拉魔盒”中跑出来的。牛顿当年万万不会想到,自己的身体吸收了他的炼丹元素,并因此而丧生。
三、环境污染物进入人体的途径及危害
对人体健康有影响的环境污染物主要来自工业生产过程中形成的废水、废气、废渣,包括城市垃圾等。环境污染物影响人体健康的特点,一是影响范围大,因为所有的污染物都会随生物地球化学循环而流动,并且对所有的接触者都有影响;二是作用时间长,因为许多有毒物质在环境中及人体内的降解较慢。
环境污染物进入人体的主要途径是呼吸道和消化道,也可经皮肤和其他途径进入。气态污染物一般是经过呼吸道进入人体的。由于呼吸道各个部位的结构不同,对污染物的吸收速率也不同。人体肺泡面积达90平方米,毒物由肺部吸收速度极快,仅次于静脉注射。进入肺泡的污染物直径一般不超过3μm,而直径大于10μm的颗粒物质,大部分被粘附在呼吸道、气管和支气管粘膜上。水溶性较大的气态物质,如氯气、二氧化硫,往往被上呼吸道粘膜溶解而刺激上呼吸道,极少进入肺泡;而水溶性较小的气态毒物(如二氧化氮等),大部分能到达肺泡。污染物进入人体后,由血液输送到人体各组织。不同的有毒物质在人体各组织的分布状况不同。一般来说,重金属往往分布在人体的骨骼内,而“滴滴涕”等有机农药则往往分布在脂肪组织内。毒物长期隐藏在组织内,并能在组织内富集,造成机体的潜在危险。除很少一部分水溶性强、相对分子质量极小的污染物可以原报排出体外,绝大部分都要经过某些酶的代谢或转化,从而改变其毒性,增强其水溶性而易于排泄。人体的肝、肾、胃肠等器官对污染物都有一定的生物转化作用。其中以肝脏最为重要。污染物在体内的代谢过程可分为两步,第一步是氧化还原和水解,这一代谢过程主要与混合功能氧化酶系有关;第二步是结合反应,一般经过一步或两步反应,原属活性的有毒物质就可能转化为惰性物质而起解毒作用。但也有增大活性的现象,如农药1605在体内氧化为1600,其毒性更大。
各种污染物在体内经生物转化后,经肾、消化管和呼吸道排出体外,少量经汗液、乳汁、唾液等各种分泌液排出,也有的通过皮肤的新陈代谢到达毛发而离开机体。
人体除了通过上述蓄积、代谢和排泄三种方式来改变污染物的毒性外,机体还有一系列的适应和耐受机制,但机体的耐受是很有限的,超过一定的限度,人体就会出现中毒症状,甚至死亡。影响环境污染物对人体作用的因素主要有:剂量、作用时间、反应条件和个体敏感性等。总的来说,不同的污染物对机体危害的临界浓度和临界时间都是不同的,只有当环境污染物在体内蓄积达到中毒阈值时,才会发生危害。
环境污染对人体健康往往造成急性危害、慢性危害和远期危害。当污染物在短期内大量侵入人体,常会造成急性危害。历史上的公害事件,都是急性危害的例子。当污染物长期以低浓度持续不断地进入人体,则会产生慢性危害和远期危害。例如,大气低浓度污染引起的慢性鼻炎、慢性咽炎,以及低剂量重金属铅引起的贫血、末梢神经炎、神经麻痹、幼儿脑受危害而引起学习和注意力涣散等智力障碍等。环境污染物对人体的远期危害主要是致癌、致畸、致突变作用。资料表明,人类癌症由病毒生物因素引起的不超过5%,由放射性物理因素引起的也在5%以下,由化学物质引起的约占90%。而致癌的化学物质中,有相当一部分是环境污染物。例如,砷化物、石棉纤维、煤烟中的苯类、二氧化硫、农药等。如位于包钢北部偏西约20公里的沙德格苏木,许多牧民都患有腰背部及四肢关节疼痛,部分人出现骨骼变形,据包头医学院在该地区的调查,儿童牙齿斑釉率为97.63%,成人为89.57%,严重的氟污染不仅损害了沙德格百姓的健康,而且给当地的畜牧业带来危机。20世纪70年代末,一个大队有万余头羊,后来只活了不过4000头,牧民们生活极端困苦,纷纷洒泪离乡,逃荒到达茂旗等地。对此,国家环保总局很重视,指派太原环境医学研究所去调查核实,结果情况基本属实。
一、人体健康与化学元素的关系
人体中含有大量的化学元素。在这些元素中,除碳、氢、氧、氮能形成各种体内的有机物质以外,其他元素都各以一定的化学形态和结构形成各种生物配合体、功能蛋白质、酶等存在于人体组织中,或作为组成人体结构的材料。或作为血氧运输的载体、或作为酶的激活剂、或作为体液中电解质平衡的调节剂,或作为人体细胞间的信息传递的通讯员,这些元素协同作用,共同完成人体的新陈代谢功能。
但是,由于人类在长期进化过程中,并没有形成对现代社会环境中,无论在数量、还是在质量方面的巨大变化的元素的生态适应机制,环境中有些元素对于人体是必需的,有些是非必需的,不是可有可无的。而人体中任何一种化学元素超过一定的标准都会成为对人体的有害元素。例如,铁是人体必需的元素,具有造血、组成血红蛋白、传递电子和氧,维持器官功能的作用,但人体摄人过量的铁,就会损伤胰腺和性腺,甚至引起心衰、糖尿病和肝硬化。氟也是人体的必需元素,氟对防龋齿、促进牙的生长有积极作用,氟还参与人体内各种氧化还原反应和钙、磷代谢。但是,过量的氟会引起氟斑牙、氟骨症和骨质增生。其他很多元素也如此。
现代人与古代人人体中的微量元素的变化是由环境污染而造成的。随着人类新技术的发展和对地球资源的开发利用,现代环境中的很多元素大大超过了古代环境。因此,现代人人体中各微量元素的含量水平也大大超过了古代人.
现代人体内大多数元素的含量高于古代人,而其中许多元素对人体的健康构成危害。它们在人体中有隐性,当高于某一阈值时,人体便发生中毒,甚至死亡。例如,铜的过量摄人曾导致了轰动世界的日本富山痛痛病,患者长期食用含铜量很高的米,全身自然骨折达72处之多,呼天叫地,痛不欲生。铅也是一个潜在的危害,目前它的主要来源是汽油中的防爆剂——四乙基铅。在汽油时代开始以前,古代罗马人已经开始大量使用铅了。古罗马人用铅制成贮存糖浆和果酒的容器,贵族妇女痴醉于铅做的化妆品。有的历史学家认为,铅中毒引起的死胎、自然流产和不孕症是罗马帝国上层阶级出生率低,从而导致古罗马最终衰亡的原因。随着铅的开采和汽油的使用,环境中的铅越来越多。铅中毒引起人体寿命缩短,情绪低沉、疲倦、贫血,甚至影响儿童的智力。二、人体对污染物的富集
人类利用自己的智能得到的物质越多,“潘多拉魔盒”效应也越明显。据统计,已有96000种化学品进入了人类环境。这些化学品在给人类生活带来巨大利益的同时,也带来了大量的环境问题。100年前,“滴滴涕”的发明者(瑞士人缀勒)由于发明了“滴滴涕”而获得诺贝尔奖,而现在许多国家因其对环境和人体造成危害,已将“滴滴涕”列为禁用品。
科学家发现,人体对环境中某些元素具有惊人的富集效应。美国的科学家在长岛河口区做过这样的实验,大气中“滴滴涕”浓度很低,但经过食物链放大,进入人体的“滴滴涕”浓度可达大气“滴滴涕”浓度的1000万倍以上:大气“滴滴涕”(富集1.3万倍)浮游生物(富集14.3万倍)小鱼(富集57.2万倍)大鱼(富集85.8万倍)水鸟(富集1000万倍)人体。
现代科学证明,人体对有毒物质的富集放大是惊人的。世界上有名的公害事件,包括日本水侯县受汞毒害的水俟病,富山县的痛痛病及农药的污染,研究表明,工业厂矿的废水、废气、废渣排放到环境中造成环境镉污染,从而使当地居民种植的水稻等农作物含镉量超标,居民长期食用被镉污染的粮食、蔬菜等,导致体内镉负荷逐渐增高,镉在体内的生物半衰期长达10-30年,为已知的最易在体内蓄积的有毒物质。镉的不断累积,可使接触者产生各种病变。急性或长期吸入含镉烟尘可引起肺部炎症、支气管炎、肺气肿、肺纤维化乃至肺癌。长期、低剂量接触镉污染主要产生的肾脏病变,表现为肾小管吸收功能降低,尿中低分子蛋白含量增高。镉中毒时,肾脏对钙、磷的吸收率下降,对维生素D的代谢异常,长此以往,可导致镉接触者的骨质疏松或骨质软化。镉还可引起肺、前列腺和的肿瘤。都是由于食物链和生物富集放大的结果。著名物理学家牛顿在1692年由于患严重的失眠、消化不良、健忘、忧虑及妄想等症状而与世长辞。100多年后,人们分析了这位大物理学家的头发样品,发现牛顿死于铅、砷、镉中毒。这些元素都是牛顿用金属做炼丹实验时,从“潘多拉魔盒”中跑出来的。牛顿当年万万不会想到,自己的身体吸收了他的炼丹元素,并因此而丧生。
三、环境污染物进入人体的途径及危害
对人体健康有影响的环境污染物主要来自工业生产过程中形成的废水、废气、废渣,包括城市垃圾等。环境污染物影响人体健康的特点,一是影响范围大,因为所有的污染物都会随生物地球化学循环而流动,并且对所有的接触者都有影响;二是作用时间长,因为许多有毒物质在环境中及人体内的降解较慢。
环境污染物进入人体的主要途径是呼吸道和消化道,也可经皮肤和其他途径进入。气态污染物一般是经过呼吸道进入人体的。由于呼吸道各个部位的结构不同,对污染物的吸收速率也不同。人体肺泡面积达90平方米,毒物由肺部吸收速度极快,仅次于静脉注射。进入肺泡的污染物直径一般不超过3μm,而直径大于10μm的颗粒物质,大部分被粘附在呼吸道、气管和支气管粘膜上。水溶性较大的气态物质,如氯气、二氧化硫,往往被上呼吸道粘膜溶解而刺激上呼吸道,极少进入肺泡;而水溶性较小的气态毒物(如二氧化氮等),大部分能到达肺泡。污染物进入人体后,由血液输送到人体各组织。不同的有毒物质在人体各组织的分布状况不同。一般来说,重金属往往分布在人体的骨骼内,而“滴滴涕”等有机农药则往往分布在脂肪组织内。毒物长期隐藏在组织内,并能在组织内富集,造成机体的潜在危险。除很少一部分水溶性强、相对分子质量极小的污染物可以原报排出体外,绝大部分都要经过某些酶的代谢或转化,从而改变其毒性,增强其水溶性而易于排泄。人体的肝、肾、胃肠等器官对污染物都有一定的生物转化作用。其中以肝脏最为重要。污染物在体内的代谢过程可分为两步,第一步是氧化还原和水解,这一代谢过程主要与混合功能氧化酶系有关;第二步是结合反应,一般经过一步或两步反应,原属活性的有毒物质就可能转化为惰性物质而起解毒作用。但也有增大活性的现象,如农药1605在体内氧化为1600,其毒性更大。
各种污染物在体内经生物转化后,经肾、消化管和呼吸道排出体外,少量经汗液、乳汁、唾液等各种分泌液排出,也有的通过皮肤的新陈代谢到达毛发而离开机体。
人体除了通过上述蓄积、代谢和排泄三种方式来改变污染物的毒性外,机体还有一系列的适应和耐受机制,但机体的耐受是很有限的,超过一定的限度,人体就会出现中毒症状,甚至死亡。影响环境污染物对人体作用的因素主要有:剂量、作用时间、反应条件和个体敏感性等。总的来说,不同的污染物对机体危害的临界浓度和临界时间都是不同的,只有当环境污染物在体内蓄积达到中毒阈值时,才会发生危害。
环境污染对人体健康往往造成急性危害、慢性危害和远期危害。当污染物在短期内大量侵入人体,常会造成急性危害。历史上的公害事件,都是急性危害的例子。当污染物长期以低浓度持续不断地进入人体,则会产生慢性危害和远期危害。例如,大气低浓度污染引起的慢性鼻炎、慢性咽炎,以及低剂量重金属铅引起的贫血、末梢神经炎、神经麻痹、幼儿脑受危害而引起学习和注意力涣散等智力障碍等。环境污染物对人体的远期危害主要是致癌、致畸、致突变作用。资料表明,人类癌症由病毒生物因素引起的不超过5%,由放射性物理因素引起的也在5%以下,由化学物质引起的约占90%。而致癌的化学物质中,有相当一部分是环境污染物。例如,砷化物、石棉纤维、煤烟中的苯类、二氧化硫、农药等。如位于包钢北部偏西约20公里的沙德格苏木,许多牧民都患有腰背部及四肢关节疼痛,部分人出现骨骼变形,据包头医学院在该地区的调查,儿童牙齿斑釉率为97.63%,成人为89.57%,严重的氟污染不仅损害了沙德格百姓的健康,而且给当地的畜牧业带来危机。20世纪70年代末,一个大队有万余头羊,后来只活了不过4000头,牧民们生活极端困苦,纷纷洒泪离乡,逃荒到达茂旗等地。对此,国家环保总局很重视,指派太原环境医学研究所去调查核实,结果情况基本属实。
地球化学的发展可以分为两个主要阶段。第一阶段是自20世纪初至60年代末的这一时期。这一阶段主要研究地壳的化学组成,提出了众所周知的克拉克值(地壳的平均含量)概念,这给我们在评价元素的分散与集中状态时提供了一个有用的参照。随着分析技术的发展,使人们对微量元素的分析成为可能,地球化学也进入到了一个新的阶段。随着大量岩层、岩石、矿物以及陨石等化学分析数据的积累,人们发现化学元素在地壳、不同岩石和矿物中的分布和分配是有规律的,地球化学就为阐明元素在地壳及其组成岩石和矿物中的分布和分配规律的需要而发展;人类对矿产资源日益增长的需求,又促进地球化学发展了地壳中元素集中、分散和迁移理论,以便更深入地研究矿产和岩石等形成规律,提供更有效的找矿方法。因此这一阶段的地球化学就主要就是元素在地壳中的分布、分配、集中、分散及迁移历史,对象基本是地壳中的元素、原子。
地球化学的理论与方法,在许多领域都得到广泛应用,由此形成了许多地球化学的分支学科。
分支学科一:找矿地球化学
人类发展所需的资源90%以上来自自然矿产,矿床的形成就是一个地球化学过程,只不过是多种因素耦合在一起的结果。绝大部分矿床在地表以下,人们不能凭肉眼直接观察到矿床,为了探寻地表以下的盲矿体,就必须采用一些有效的方法技术,而找矿地球化学就是一种有效的方法。它是通过系统地采集样品(包括岩石、土壤、水乃至气体等介质),分析这些样品的地球化学指标(包括元素含量、氧化还原电位、酸碱度等),找出地球化学指标异常地段,进而发现矿体。当今,找矿难度越来越大(主要是找矿深度增大),地球化学找矿所起的作用越来越重要。
在用地球化学方法与理论开展找矿时,有时为了总结找矿规律,需要查明地质体的形成时代,人们常用同位素地球化学技术。该技术是从核物理学领域引进的,它的理论基础是放射性同位素的衰变定理(N=Noe-t ,这里N是放射性元素衰变以后所形成的子体数量,No 是未衰变时母体的原子数,λ是衰变常数,t是衰变的时间),这为我们探索地质体的形成年龄和某些地质事件发生的年龄提供了有效手段。
分支学科二:农业地球化学
农业地球化学主要研究土壤的化学组分与农作物生长发育的关系,它是地球化学与土壤学、农业学的结合。大部分人都知道,农作物的生长主要受气候的影响,不同气候带内,农作物的种类是不同的。但在相同的气候背景条件区域内,有些地段适宜某些农作物生长,而不适宜另外的农作物生长,甚至在很小的范围内,同类作物的果实,其品质有很大差异。例如,各种农特产就是如此。这主要与土壤的性质有关,而土壤的性质又取决于土壤的化学成分。因此,研究土壤的化学成分与农作物的关系,对于改良农作物的品质、提高产量具有重要作用。
当前,由于在农业生产过程中,为了提高产量,往往施放了很多化肥,有些化肥对土壤性质起到一个破坏作用。例如,使土壤酸化、碱化或结板。应用地球化学的方法,查明土壤的化学成分,根据土壤所含元素的贫富“对症下药”,即可起到提高经济效益与改良土壤性质的双重效果。在近代农业规划中,前期进行农业地球化学研究是很有必要的。
分支学科三:生态地球化学
在人类生态环境中,存在一个化学元素的循环系统,而生态系统就是其中重要的一环。有些元素从土壤、水体和空气中进入生物体系,人类在食用生物的过程中又吸收了这些元素,经人体消化,有些元素被人体吸收,转变为人体的组成部分或能量,部分又被排泄出来,然后又进入化学元素的循环体系中。被人体吸收的元素一部分对人体是有益的,也是人体必需的,一部分可能对人体有害,从而引起各种疾病。因此,要采取措施,使人体尽量吸收有益元素、减少有害元素的吸收,就要应用元素的生态地球化学理论与方法,开展环境生态地球化学评价,研究元素对人体的生物作用机理,可改善人类生活环境和促进人类健康。
分支学科四:环境地球化学
环境地球化学是环境科学与地球化学结合而形成的地球化学分支。主要研究人类环境中元素的地球化学行为,为环境保护和治理提供技术支撑。
随着人类活动日益加速与扩大,对环境的影响越来越大,这种影响很多是破坏性的、和人类与自然的和谐共存是相悖的。环境破坏主要的表现形式之一就是环境污染,而环境污染是一些人为的化学元素和化合物叠加在自然界的物质基础之上,而环境地球化学的主要任务就是查明那些对人类健康影响有密切关系的元素在土壤、岩石、水体、空气等介质中的含量与演化规律,查明区域环境地球化学特征,揭示地方性疾病发生的原因,为保护和治理环境提供技术支撑,为城市规划提供科学依据。环境地球化学日趋重要是必然趋势。
分支学科五:宇宙地球化学
按地球化学的定义,研究宇宙的化学成分及特点不属于地球化学的范畴,但生活在地球上的人类要对宇宙进行研究,因此把研究宇宙的化学成分与规律也作为地球化学的一个分支。
宇宙地球化学主要研究天体的化学成分、演化规律和对地球的影响以及探索宇宙的起因。
我国几年前开展的“嫦娥工程”共包含4个系统,其中一个是地面应用系统(即宇宙地球化学),这个系统主要对月球的物质组成(包括矿物组成和化学组成)进行研究,查明月球物质的化学成分及赋存状态,为人类未来开发利用月球资源、探索月球的起因及演化趋势提供依据,也为研究宇宙演化提供线索。由此可见,地球化学理论与方法在近代科学技术领域的重要性。
综上所述,作为与人类生存发展密不可分的地球化学学科,随着人类的发展将起到越来越重要的作用。
随着人类对未知领域探索的不断进展,对地球化学理论与技术的需求也会与日俱增。人类活动空间日益扩大,“上天、下海、进极”就是明显的例证。在探索宇宙、深海资源、极地资源与对人类的影响都离不开地球化学。在这些前缘活动中,地球化学的理论与方法是最重要的支撑。
此外,地球化学还可对某些特定的地质(史)事件研究起到决定性作用,如地球上的恐龙灭绝事件,只能依靠地球化学研究得出结论。
地球化学的发展,也推动了其他技术的发展,特别是分析测试技术和仪器的研发在近年取得很多成果,地球化学的需求是主要原因之一。
1.化学元素与人体健康
例1化学元素与人体健康息息相关,在C、N、H、O、Ca、Zn等元素中,属于人体必需的微量元素是
,若要补充含该元素的药剂,一定要遵照医嘱,不能少服也不能多服,其原因是 。缺钙会引起佝偻病,下列物质可用于人体补钙的是。
A.CaOB.Ca(OH)2C.CaCO3
解析:人体必需的微量元素有铁、锌、硒、碘、氟等;补充这些元素应该适量,因为摄入不足或摄入过量均不利于人体健康;CaO能与水反应放出大量的热,生成的Ca(OH)2具有强烈的腐蚀性,可用于补钙的是CaCO3。
答案:Zn,摄入不足或摄入过量均不利于人体健康,C。
2.营养素与人体健康
例2为了确保人体健康,需要吃些粗粮。玉米是营养成分丰富的优质粗粮,玉米中的主要成分见下表。
(1)上表中含有人体所需的营养素有类。
(2)玉米初加工可得到淀粉,淀粉属于(填序号,下同)。
①无机物 ②糖类 ③有机合成材料 ④高分子化合物
解析:人体所需的六大营养素是蛋白质、糖类、油脂、维生素、无机盐和水。在玉米的主要成分中,阅读表格可知,含有蛋白质、油脂、糖类、水和维生素B族5类;糖类包含淀粉、纤维素和葡萄糖,所以淀粉属于糖类,而且是高分子化合物。
答案:(1)5;(2)②④。
3.食品安全与人体健康
例3《食品安全法》从2009年6月1日起正式实施。某些奶粉中因为含有大量的三聚氰胺,对婴幼儿身体造成极大伤害,国家已明令禁止生产和销售。下列关于三聚氰胺(化学式为C3H6N6)的说法正确的是()。
A.三聚氰胺中含有氮分子
B.三聚氰胺中C、H、N三元素质量比为1∶2∶2
C.三聚氰胺由3个C原子、6个N原子、6个H原子构成
D.三聚氰胺由C、N、H三种元素组成
解析:三聚氰胺分子中含有氮原子,不可能含有氮分子;三聚氰胺中C、H、N三种元素的原子个数比为1∶2∶2,质量比为6∶1∶14。
答案:D。
二、化学与能源
1.化学反应与能量变化
例4电能是人们生产和生活中必不可少的能量,在①水力发电 ②风力发电③燃煤发电④太阳能电池⑤垃圾焚烧发电等5种获得电能的方式中,由化学能转变得到的是 和 (填序号)。
解析:由化学能转变得到电能,一定要发生化学变化。在5种获得电能的方式中,只有燃煤发电、垃圾焚烧发电的过程中发生了化学变化,是由化学能转变得到电能的。
答案:③,⑤。
2.化学反应与能源
例5“嫦娥一号”卫星使用的燃料是液氢,助燃剂是液氧。氧气从淡蓝色液体变成无色气体发生了变化,氢气燃烧的化学方程式为。液态氢作燃料除燃烧时产生较大的推动力外,另一个优点是
。对于目前全世界出现的能源危机,以及燃烧对环境的影响,我们应该合理开发利用的新能源有(至少填两种)。
解析:氧气从淡蓝色液体变成无色气体,并没有生成新物质,是物理变化;氢气作为燃料不仅能够产生大量的热,而且由于生成物是水,所以对环境无污染;应该合理开发的新能源有太阳能、风能等。
答案:物理,2H2+O2 2H2O,无污染,太阳能、风能等。
三、化学与环境
1.pH与酸雨
例6某环保监测站取刚降下的雨水,每隔一段时间测定其pH,数据如下表,下列有关说法不正确的是()。
A.雨水酸性逐渐减弱
B.雨水的酸性一段时间后趋于稳定
C.酸雨会腐蚀机械设备和建筑物
D.硫和氮的氧化物是形成酸雨的主要因素
解析:0~2分钟时,pH由4.8减至4.5,2~5分钟时,pH维持在4.5不变。pH越小,酸性越强,所以0~2分钟时雨水酸性逐渐增强;2分钟后,雨水的酸性趋于稳定;酸雨主要由硫和氮的氧化物引起,会腐蚀机械设备和建筑物等。
答案:A。
2.化学知识与水污染
例7水是生命之源,保护水资源、防止水污染是每个公民和全社会的责任。下列做法有利于防止水资源污染的是()。
①在农业生产中合理使用农药和化肥②工业废水和生活污水处理达标后再排放③不用含磷洗衣粉④将海水淡化
A.①②④ B.②③④ C.①②③ D.①②③④
解析:保护水资源,人人有责。“将海水淡化”属于水的利用,与防止水污染没有关系。
答案:C。
3.化学知识与温室效应
例8温室效应被列为21世纪人类面临的最大威胁之一,二氧化碳是大气中的主要温室气体。为了减缓二氧化碳使全球变暖的趋势,有科学家设想,将排放到空气中的二氧化碳压缩使其液化,然后将其压入到冰冷的深海中。但也有科学家担心海水中富含二氧化碳后酸度会增加,可能会杀死一些海洋生物,甚至会溶解掉部分海床,从而造成灾难性的后果。
(1)为减少二氧化碳这种温室气体的排放,我们可以采取的措施有、 (两种即可)。
(2)二氧化碳气体转变为液体时将会能量(填“释放”或“消耗”)。
(3)二氧化碳使海水酸度增加的原理用化学方程式表示为。
(4)二氧化碳在深海中的溶解度比在通常状况下的水中的溶解度,理由是 。
解析:通过开发新能源或减少化石燃料的使用等措施可减少二氧化碳的排放;气体液化时放热;二氧化碳会与水反应生成碳酸,增加了海水的酸性;气体的溶解度随压强的增大、温度的降低而增大,而深海中与通常状况相比,压强大、温度低,所以二氧化碳在深海中的溶解度会变大。
答案:(1)开发新能源、减少化石燃料的使用或提高燃料的利用率。
(2)释放。
化学元素与人体健康
生命与环境最密切的关系是生命利用环境中的元素建造自身。人体中含有大量的化学元素。这些元素各自扮演着不同角色,协同作用,共同完成人体的新陈代谢功能。自然环境中有些元素对于人体是必需的,有些是非必需的。但人体中任何一种化学元素超过一定的标准都会造成对人体的损害。例如,铁是人体必需的元素,具有造血、组成血红蛋白、传递电子和氧、维持器官功能的作用,但人体摄入过量的铁,就会损伤胰腺和性腺,甚至引起心衰、糖尿病和肝硬化。还有铅也是一个潜在的危害,随着铅的开采和汽油的使用,环境中的铅越来越多。铅中毒可导致人体寿命缩短,引起情绪低沉、疲倦、贫血,甚至影响儿童的智力。
化学合成品与人体健康
人类利用自己的智能得到的物质越多,“潘多拉魔盒”效应也越明显。据统计,已有96000种化学品进入了人类环境。这些化学品在给人类生活带来巨大利益的同时,也带来了严重的环境问题。
例如食品添加剂,有天然品也有化学合成品,目前使用的大多属于化学合成的。广大中老年朋友应正确认识食品添加剂的作用。
1. 食品添加剂的使用是人类饮食文化进步的表征。食品工业越发展,人民生活水平越提高,使用食品添加剂品种就越多。
2. 正确使用食品添加剂是有益的,但过量使用则会对人体健康带来伤害。
3. 天然品不等于安全,合成品不等于有毒。不要盲目迷信“纯天然”食品。食品的优劣,不能以所含成分是天然生成还是人工合成来衡量,天然物质并非全部无害,人工合成物质也并非都有损健康。比如:作为人类食物的动植物,有些本身就含有有害物质;用于生产食品的油脂、调味品、面粉等原料本身就已经含有合成防腐剂。使用的食品添加剂只要是符合国家标准,就是安全的。超量使用,即使是天然的,也可能适得其反。
近年来,食品安全事件时有发生。仅2006年,北京等地就发生福寿螺、“红心鸭蛋”、多宝鱼等多起食品安全事件,食品安全问题成为消费者心头挥之不去的阴影。
为辨别食品优劣,提醒中老年朋友们购买食品要掌握“五注意”:一是购买食品时要查看质量安全标志(QS);二是食品的外包装应标注品名、配料表、生产者与地址、生产日期、保质期限等内容,尤其对散装食品要通过看成色、闻味道、摸质感、问详情等四个方面对其质量进行甄别;三是熟食卤菜不要一次买太多,尽量选择新鲜的肉类自行卤制;四是食品展销会的食品一次不要买太多,否则出现问题后,展销会撤展,消费者难维权;五是发生食品安全问题时,应注意保存相关凭证。
食品污染与人体健康
环境污染引起的食品污染已经构成对人类健康的严重威胁。食品污染通常可分为生物性污染、化学性污染及放射性污染三大类。一是生物性污染:包括微生物、寄生虫及虫卵与昆虫对食品的污染。二是化学性污染:污染食品的化学物质很多,常见的污染源有化肥农药如有机磷、有机氯,含汞、砷的农药氮肥等。三是放射性污染:放射性物质进入食品的主要来源是高本底(本底:由所处环境所形成的较稳定的辐射水平或声量)地区的放射性物质与放射性“三废”的排放。
我国的环境污染是比较严重的。根据1998年中国环境质量公报,我国的七大水系,湖泊、水库、部分地区地下水与近岸海域已受到不同程度的污染,在污染的水体中生长的生物如水藻、鱼虾、贝、蟹等被污染后,有害物质通过条条食物链的传递、富集,最后到达食物链的最高营养级――人,从而引起人类中毒并导致各种疾病的发生,甚至祸害子孙后代。上世纪80年生在上海的甲肝流行事件,就是因为启东地区带甲肝病毒的粪便污染了水域,造成毛蚶污染而引起的。
大家都听说过绿色食品和有机食品,其有何区别和益处?其价格为何高出普通食品?我们究竟该如何选择呢?
绿色食品是指无污染、安全、优质、营养类的食品。绿色食品有一整套严格的质量认证体系,并有专门的绿色食品标志。其分为A级与AA级两类,主要区别是:A级绿色食品在生产过程中允许限量使用限定的化学合成物质;AA级绿色食品在生产过程中不使用任何有害化学合成物质。
有机食品又叫生态或生物食品,是国际上通行的环保生态食品概念。它要求在生产、加工中不使用任何化学农药、化肥、化学防腐剂等合成物质。有机食品比国内通行的绿色食品的环保标准更高,是一类真正源于天然、无污染、富营养、高品质的健康食品。我国已有12个省(市、区)100多个品种的粮食、蔬菜、茶叶、水果、奶制品、禽畜产品通过了认证。
花钱买健康,不仅仅是指买保健品,在选购日常食品时,也应将这个理念贯穿始终。建议中老年人应选择有资质的大超市、大商场购物,并认准有机食品的标志,不要图便宜。要吃得健康才有可能保持健康。
大气污染与人体健康
大气是人类生存的重要环境之一,大气的正常成分是保持人体正常机能和保证健康的必要条件。由于人类的生活和生产活动中排放的各种气体、烟雾和灰尘,可使大气遭到污染。在环境污染中,大气污染当推为首害。大气污染物种类很多,约有100多种。
由于呼吸道黏膜与空气接触机会最多,大气污染对机体的危害也以呼吸道最为显著。有人把由大气污染所引起的一系列呼吸道疾病称为“环境性肺病”。据我院数年体检资料汇总结果显示,慢性阻塞性肺部疾患的患病率为4%~5%,如果加入其他相关肺部疾患,患病率可达12%~13%。北京上空经常出现的灰蒙蒙的天,与悬浮颗粒物污染严重有紧密关系。悬浮颗粒物污染对健康的危害是多方面的、复杂的,应引起大家的足够重视。大家外出锻炼身体时,应选择适宜的时间。定时听天气预报,了解空气污染指数的变化,污染严重时则不宜出门锻炼。少开一天车,就意味着少一些污染,我们吸进的空气会清新一些。
水污染与人体健康
水是人体的重要构成部分,也是营养来源之一。为了保障身体健康,要讲究科学饮水。
据统计,我国54条主要河流中有27条被污染,44个城市中有41个地下水源受到污染;一些海湾也受到不同程度的污染,已造成巨大的经济损失。全国排放工业废水和生活污水每日约7800万吨,全年计295亿吨,其中多数未经任何处理。近年来,我国政府加大了污水排放的治理力度和饮用水源的环境保护措施。
水源污染对人体健康的影响是多方面的。含病菌的人畜粪便以及污水污染水源,可引起肠道传染病流行。水体遭受有毒化学物质污染后,通过饮水、食物链的形式可使人群发生急慢性中毒,甚至死亡。另外,有些污染物可损害水源的天然自净能力,破坏水源卫生状况。
明・李时珍在《本草纲目》中指出:“人赖水以养生,可不慎所择乎。”水源、空气、土壤都是人类赖以生存的自然环境,我们要健康地生活在这块土地上,就要慎重选择适宜自己的自然环境,还要采取有效的保健预防措施,尽量避免自然环境中的有害因素对人体的不良影响。
一要多喝开水,不要喝生水。煮开沸腾3分钟的开水,可以使水中的氯气及一些有害物质被蒸发掉,同时又能保持水中人体必需的营养物质。喝生水的害处很多,因为自来水中的氯可以和没烧开的水中残留的有机物质相互作用,导致膀胱癌、直肠癌的机会增加。
二要喝新鲜开水,不要喝放置时间过长的开水。新鲜开水不但无菌,还含有人体所需的十几种矿物质。但如果开水放置时间过长或者饮用自动热水器中隔夜重煮的水,不仅会损失各种矿物质,而且还可能含有某些有害物质,影响人体健康。
随着科学技术知识的普及,饮水已不仅仅是单纯的解渴,其重要的生理功能和作用正在被人们逐步认识。
[教学目标]
1.
掌握几种营养素的作用
2.
掌握人体的组成元素和元素对人体健康的影响
3.
了解有机合成材料
[教学重点]
1.
几种营养素的作用
2.
元素对人体健康的影响
[教学程序]
1.
引入
化学是一门自然科学,但是与生活息息相关,我们每天的衣食住行都与化学有关。例举生活中的一些化学物质。比如我们每天吃的食物,其主要成分有蛋白质、糖类、油脂、维生素、无机盐和水。
2.
营养素
(1)
蛋白质
蛋白质是构成细胞的基本物质、是机体生长及修补受损组织的主要原料。一切重要的生命现象和生理功能都离不开蛋白质。
蛋白质的存在:植物种子和动物肌肉中
蛋白质的功能:
a.
构成和修补人体组织
b.
维持机体正常的新陈代谢和各类物质在体内的运输
c.
维持机体正常的体液平衡;渗透压平衡和酸碱平衡
d.
免疫球蛋白可维持机体正常的免疫功能
e.
构成人体必需的催化和调节功能的各种酶和激素的主要材料
f.
提供热量
几种特殊的蛋白质:
a.
血红蛋白
血液中的血红蛋白能够与氧气结合,被运输到身体的各个组织,同时血红蛋白与血液中的二氧化碳,携带到肺部呼出。血红蛋白还能与一氧化碳结合,其结合能力是氧气的200-3倍,结合了一氧化碳的血红蛋白不能再与氧气结合,人会窒息而死。
b.
酶
酶是一类重要的蛋白质,是生物催化剂
酶的催化作用具有以下特点:
条件温和,不需加热
具有高效的催化作用
具有高度的专一性
蛋白质的变质
蛋白质分子受到某些物理因素或化学因素影响时,其结构被破坏,失去生物活性。
(2)
糖类
糖类是人类食物的重要成分,是由C、H、O三种元素组成的化合物。是生物生命活动的主要能源。
糖类的主要功能:
构成机体重要物质
提供能量
调味
维持大脑功能必须的能源
调节脂肪代谢
提供膳食纤维
(3)
油脂
油脂是重要的营养物质,常见的有花生油、豆油等
常温下,植物油脂呈液态,称为油;动物油脂呈固态,称为脂肪。
每克油脂在人体内完全氧化时放出39.3KJ能量,比糖多一倍
(4)
维生素
维生素有20多种,大多数人体不能合成,要从食物中摄取
需求量小,却起到调节新陈代谢、预防疾病、维持身体健康的作用
缺乏维生素会怎么样?
缺乏维生素A:夜盲症
缺乏维生素C:
坏血病
3.
化学元素与健康
一、人体的元素组成
1.
人体由50多种元素组成,期中含量较多的有11种
常量元素:含量超过0.01%,如O、C、H、N、Ca、P、K等
微量元素:含量小于0.01%
2.
在体内以水、糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐的形式存在
K、Na
1.存在:钠以钠离子的形式存在于细胞外液中,钾以钾离子存在于细胞内液中
2.生理功能:维持人体内的水分和维持体内液恒定的pH有重要作用
Fe
血红蛋白的成分,帮助氧气运输
缺铁会引起贫血
Zn
锌元素影响人体发育
缺锌引起食欲不振,生长迟缓,发育不良
I
碘元素有防癌、抗癌作用
缺碘引起甲状腺肿大,幼儿缺碘会影响生长发育;碘过量也会引起甲状腺肿大
3.
有机合成材料
有机物都含有碳元素,如甲烷、乙醇等
无机物一般不含碳元素,如氯化钠等
少数含有碳元素的化合物,如一氧化碳、二氧化碳等具有无机物的特点,把它们看成无机物
有些有机物的相对分子质量很小,如乙醇等,称为小分子
有些有机物的相对分子质量很大,如淀粉、蛋白质,称为有机高分子化合物,简称有机高分子
【关键词】初中化学 兴趣培养 化学实验
中图分类号:G4 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2016.04.041
初中化学是学生首次接触化学这门古老课程的重要途径,初中化学包含的基本化学知识概念对于学生更好地了解化学这一门课程有着很大的启示作用,如果初中化学教师能够培养学生学习化学的兴趣,对于学生以后高中、大学的化学学习是极其有帮助的。因此,初中化学教师需要关注学生的化学学习兴趣,调动学生学习化学的积极性,通过培养学生的化学学习兴趣来提高学生的化学学习水平。
一、理论联系生活实际
化学作为初中阶段的一门重要课程,它包含的概念比较多,学生接触后容易因为不熟悉而产生抗拒心理,但是初中化学对于高中化学的学习有着重要的影响作用,为了帮助学生克服畏难情绪,促使学生更好地学习初中化学这门课程,初中化学教师需要注重对学生学习兴趣的培养。众所周知,化学与生活实际的联系非常紧密,因此,初中化学教师需要将化学理论与生活实际联系起来,以期达到培养学生化学学习兴趣的目的。 理论联系生活实际,需要初中化学教师在课堂教学中将课本中的化学基础知识概念与生活实际联系起来进行讲解,这种理论与生活实际相结合的教学方式,有利于培养学生的学习兴趣,促使学生善于观察生活,善于联系生活实际,最终帮助学生更好地学习化学。
例如,初中化学教师在讲解《化学与生活》这一部分内容时,可以采用设置问题的方式引入课题,吸引学生的兴趣,从而更好地调动学生的学习积极性。在学到化学元素与人体这部分内容时,初中化学教师可以让学生先自己思考或者小组讨论我们人类身体中究竟含有哪些化学元素?而这些化学元素在我们的身体中又起着怎么样的作用呢? 在听取了学生的回答后,教师需要循序渐进的将化学元素在人体中的作用加以分析。例如钙是人们骨头中不可缺少的部分,大量的钙是在人们的骨头和牙齿中的,如果人体中钙这种元素过多的话,人们就容易产生结石,并且容易骨骼变粗。如果含钙量较少的话,青少年容易患佝偻病,并且容易发育不良,因此初中教师要鼓励学生在这个阶段补足钙的吸收。通过这种紧密结合生活实际的教学方式进行化学讲解,学生容易对化学这门课程产生兴趣,继而更加积极的参与到课堂中去,从而专心的学习化学。
理论联系实际来培养学生化学学习的兴趣,还需要教师鼓励学生善于观察。学生容易对自己生活中的周围的事物产生兴趣,而化学是与生活紧密相连的一门学科,例如在学习有关水这部分内容时,教师可以让学生观察水的各种形态,水可能是液体,也可能是固体,还可能是气体。学生观察到水的这些形态时,会对其化学元素的构成产生兴趣,教师在这种情况下进行授课,效率就会得到提高。因此,理论联系实际,还需要初中化学教师通过鼓励学生观察的方式来培养学生的学习兴趣。
二、关注化学实验的作用
初中化学的学习兴趣培养,除了要求教师注重理论联系生活实际来促进学生学习兴趣的提高外,还需要教师关注化学实验的作用。初中化学是一门理论与实验并重的学科,实验是化学进步的重要条件,化学实验的教学有助于促进学生化学学习兴趣的提高,帮助学生更好地理解初中化学这门课程的特殊性与重要性。关注化学实验,也就是要求初中化学教师要注重实验教学。初中化学有许多的实验课题,这些实验具有相当大的趣味性,可以有效地培养学生对于化学这门课程的学习兴趣,因此,教师需要注重化学的实验教学。
例如在讲解有关燃烧的化学知识时,教师可以让学生分小组进行实验。在实验前,教师需要对学生进行安全操作的讲解,在学生了解了实验步骤后,再让学生进行小组的化学实验。燃烧本身需要可燃物、温度、氧气这三个条件,缺一不可,为了加深学生的印象,让学生更好地了解燃烧所需要的条件,初中化学教师在将学生分为小组后,可以让不同的小组进行对比实验。让一个小组用石头放在酒精灯上烧,一组用小木条,最后发现小木条燃烧,石头无法燃烧,这证明了达成燃烧这一结果需要可燃物;以此类推,初中化学教师可让两组学生分别用浸水的纸条和干燥的纸条放在酒精灯上燃烧,以此证明燃烧需要温度这一条件;最后,教师可以点燃两盏酒精灯,一盏酒精灯处于密闭的条件,一盏在空气中,以此证明了燃烧需要氧气。
通过这种让学生亲自动手参与的化学实验的教学,学生对于燃烧所必需的三个条件会印象深刻并且理解会更为透彻,化学实验本身所具有的趣味性对于初中化学教师培养学生的化学学习兴趣也是非常有益的。
三、教师自身的职业素养
初中化学教师除了通过理论联系实际,注重化学实验教学的作用来培养学生的化学学习兴趣之外,还可以通过加强自身职业素养这种方式来激发学生学习化学的兴趣。
初中化学本身包含的内容较多,学生学习起来容易产生困难,从而学习兴趣减弱,为了减少这种情况的发生,初中化学教师需要提升自己的专业素养。所谓专业素养既包括了教师本身教学所需要的化学专业知识,也包括了初中化学教师教学所需要的教师技能,如自如的谈吐、良好的教学姿态、本身所具有的优秀的人格魅力等等,对于这些职业素养,教师需要通过不断充电学习的方式来给予加强。例如,如果初中化学教师讲课把握不住重点,学生听起来就容易有一种雾里看花,水中望月的模糊感觉,因为听不懂而放弃这节课的学习,最终形成恶性循环。因此,教师需要锻炼自身讲课的技巧,善于抓住重点,授课时要条理分明,帮助学生更好地产生学习兴趣,调动学生的学习积极性。
关键词:自然环境人体健康
环境(environment)是指周围事物的境况。换句说话,环境就是围绕着人群的空间中可以直接、间接影响着人类生活和发展的各种因素的总体。自然环境(natural environment)是由日光、大气、水、岩石、矿物、土壤、生物等自然要素组成的。这些是人类赖以生存的物质基础。在地表上各个区域的自然环境要素及其结构形式是不同的,因此各处的自然环境也就不同。在自然环境中各个环境要素是相互影响和相互制约的。空气、水、土壤与食物是自然环境中的四大要素,都是人类和各种生物不可缺少的物质。自然地理环境的复杂性首先影响到这些要素,并直接或间接地造成对人体健康的危害。
人类生命是以蛋白质的方式生存着,并以新陈代谢的特殊形式运动着。因此,从肌体的新陈代谢过程,可以看出人类与自然地理环境的关系是非常密切的。恩格斯说:“生命是蛋白体的存在方式,这个存在方式的基本因素在于和它周围的外部自然界的不断新陈代谢,而且这种新陈代谢一停止,生命就随之停止,结果便是蛋白质的分解。”
人体通过新陈代谢和周围环境进行物质交换。在正常的自然地理环境中,物质与人体之间保持动态平衡,使人类得以正常地生长、发育,从事生产劳动,并能使人们在积极劳动之后,迅速解除疲劳,激发人们的智慧和创造力,相反,不良的自然地理环境,常常使人们发生中毒,或者感到厌烦,难以忍受,注意力不易集中,容易疲劳和激动,工作效率降低,患病率上升,影响人体健康。
一、水对人体健康的影响
水是人类生命的基本成份,是人类生活中不可缺少的物质。一个人每天需要2.5kg的水,才能维持正常生存。如果一个人断水5日,生命将垂危。为了每天的工作、学习和生活,每个人每天需生活用水40~50kg。人体重量的75%是水,它起着调节体温、输送营养、排泄废物的作用,对人体健康的影响很大。
清澈的水是无色无味而透明的,是有氢(H)和氧(O)两种元素组成的,但是水在自然地理环境中,每时每刻都和大气、土壤、岩石等物质接触,使许多物质溶解于水,因此自然地理环境中没有绝对纯洁的水,也并非所有的水都是淡而无味的。水中含有碳酸钙(CaC3)和碳酸镁(MgCO3)时,会有甜味,喝起来甘甜爽口;含有氯化纳(Nacl)时,会有咸味,喝起来苦入其心;含有硫酸钠(Na2SO4)硫酸镁(MgS04)时,会有苦涩味,喝起来是既苦又涩;含有铁(Fe)时,会有铁味,喝起来有铁锈之味。饮水的质量、饮水的微量元素、放射性元素的含量等,均对人类健康有明显影响。水的硬度是指1升(I)水中含有相当于10毫克(Mg)的氧化钙(Cao)称为1°。硬度是饮水质量的主要指标,其数值与水中钙(Ca2+)、镁(Mg2+)离子总的含量有关。一般把8°的水叫硬水。不同的水质对人体健康有着不同的影响。如饮用软水地区的居民,易患冠心病;高血压与水中硝酸盐含量有关、克山病和水中硒(Se)、钼(Mo)等元素偏低有关、地方性甲状腺肿(大脖子病)与水中缺碘(I)有关、氟骨症(骨关节僵硬)与水中氟(F)含量过高有关。
由于人类向水体排放大量工业废水,生活污水和农业排水,造成水质恶化,使水体受到污染。这种水体往往含有许多细菌、病菌、病毒或寄生虫,会引起疾病的蔓延传播,如伤寒、肝炎、霍乱、痢疾等;水中含有害的化学物质的污染,会引起急性中毒或死亡,如氰化物等。最危险的是汞(Hg)、镉(Cd)、铬(Cr)重金属化合物污染,它通过食物链进入人体,在人体内各器官组织积累,慢性中毒,时间长达几年或几十年,不易发现,不为人重视。水体污染还会引起酸化污染、富营养化污染等。据研究,80%的疫病与水污染有关,脏水使世界4亿人得肠胃炎,每年死亡的1800万儿童中有一半是因为饮脏水。
二、空气对人体健康的影响
没有空气就没有生命。人需要呼吸空气来维持生命。人通过肺和大气进行交换,人体一天吸入的空气质量约所需食物和饮水的10倍。一个成年人平均每天要呼吸13kg空气,如果停止呼吸空气5分钟,生命将垂危。
空气是人类生理机能和健康所必需的一种环境媒体。洁净的空气比较简单,主要是氮(N)、氧(O),占98%,加上氢(H)和二氧化碳(CO2),这四种气体占空气总量的99.999%,其他成分还不到0.001%,这是大气的恒定成分。可变成分来自自然界的大山、地震、海啸等形成的尘埃、硫化氢(H2S)、硫氧化合物、氮氧化合物等对局部地区造成暂时性的大气污染。由于人类活动的影响,空气中增加了许多新的成分,危害到人体健康和动、植物的生长。
大气污染日趋严重,已严重威胁到人类的生存。大气污染物质有一百多种,其影响范围广,对人类环境威胁大的主要有:粉尘,二氧化硫(SO2)―氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)及其他污染物质。这些污染物质主要来自燃料燃烧时排出的废气,汽车尾气和工矿企业中排出的有害物质。人类呼吸到大气污染的气体,必将导致急性、慢性和远期危害三种效应。一氧化碳(CO)浓度过多可使人体降低血液中氧的浓度,从而导致人头痛、目弦、甚至死亡。在空气中含量达10%时,人就会中毒;1%时,人在两分钟内死亡。粉尘能携带各种致癌物质和其他病毒菌,通过人体呼吸系统沉积于呼吸道和肺泡上,可造成哮喘、支气管炎以及肺气肿。二氧化硫(SO2)能使人产生支气管收缩,引起呼吸系统和心血管系统的疾病,严重时,造成死亡。二氧化碳(CO2)会导致“温室效应”产生一系列的环境问题。二氧化氮(NO2)浓度达100ppm时,几分钟使人致命;如果长期生活在0.006ppm浓度条件下,会使人的急性呼吸系统疾病增加。汽车尾气中的氮氧化合物和碳氢化合物是形成光化学烟雾的罪魁祸首。
三、土壤对人体健康的影响
土壤是人类赖以生存在的物质基础,是人类生活和从事生产的必要场所,也是农业的基本生产资料,重要的自然资源。民以食为天,食以粮为主,粮以土为本,土以岩为根,岩以壤为荣。万物土中生,土壤是人类的根本。我国古书《说文角字》对“土”字的定义是“土者,地之吐生物者也”。并进一步解释说:“‘二’象地之上,地之中”。即土壤位于岩石面之上,地面以下的大地表层;“1”是“物出之形”,表示土壤能够生长植物。两者合起就是“土”。
在人体各部分的器官和组织中,含有土壤中所存在的60多种化学元素。其氢(H)、碳(C)、磷(P)、钙(Ca)、镁(Mg)、钾(K)、硫(S)、钠(Na)等11种元素占人体所有元素总量的99.95%,其余占0.05%的50余种是微量元素。人体必需的微量元素,已知的有铁(F)、铝(Al)、铅(Pb)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、碘(I)、铬(Cr)、钒(V)、氟(F)、硅(Si)、镍(Ni)、硒(Se)和锡(Sn)等14种。砷(As)、汞(Hg)、铍(Be)、碲(Te)、铁(F)、锆(Zr)、钛(Ti)、锂(Li)、银(Ag)、铊(TI)、铯(Cs)、钍(Th)、铀(U)等40多种是非必要的微量元素。人体必须的元素在人体中保持适当的含量对人的健康是有益的,当缺乏或过量时都会引起疾病或死亡;人体非必须的微量元素,当它们超过一定含量时就会对人体产生危害。土壤是供给人体所需各种元素的重要途径,土壤中化学组成发生异常,或某些地区土壤中缺乏人体需要的某种化学元素,或含有某种不适合人体需要的化学元素,食用这类土壤中生长出来的农产品,轻则水土不服,人们的正常生理过程、生化过程就会出现障碍或紊乱,重则导致某此地方病的发生。
土壤是植物生长的基础,它提供植物生长发育所需的水分、养分、空气和热量,是植物的营养物制造厂;土壤中有大量的微生物,从外界环境进入土壤的各种物质能被分解和转化,它又是污染物的净化工厂;土壤有无数颗粒,它的表面积很大,能吸附各种离子和分子,像一巨大的海绵,起着蓄积作用,进行缓慢的自然降解,是某些物质的储藏仓库。由于土壤本身具有这样的自净能力,人们从来把土壤看作处置废物的场所,大量的垃圾和污水向土壤倾倒,土壤被污染和遭到破坏。土壤污染是指人类活动产生的污染物质,通过各种途径输入土壤,其数量和速度,超过了土壤净化作用的速度,破坏了自然动态平衡,使污染物质的积累过程逐渐占有优势,从而导致土壤自然正常功能的失调,土壤质量的下降,并影响到作物的生长发育,以及产量和质量的下降。也包括由于土壤污染物质的迁移转化,引起大气或水体的污染,并通过食物链,最终影响到人类的健康。土壤污染主要有土壤致化、盐碱化、有害化学物质污染。这些有害物质可以长期积累在土壤中,被植物吸收后,转移到生物体,造成食物污染,危害人体健康。
参考文献
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在3月22日世界水日来临之时,对水资源的关注又进一步加深了。因为,水是像我们自己的生命一样重要。
水资源短缺困扰民生
据统计,我国正常年份缺水总量将近400亿立方米,有400余座城市供水不足,110座城市严重缺水。
在现实生活中水资源破坏危机四伏,不能善待水资源的事例比比皆是,浪费、污染尤其严重,城市中哗哗长流的水龙头和农村灌溉中的大水漫灌,让许多宝贵的水资源随着沟河白白地流失。然而,比浪费更为严重的是对水资源肆无忌惮的污染。
专家说:水资源的短缺已成为制约经济社会可持续发展的总领,它像一个幽灵,悄然吞噬着良田、家园,困扰民生。
而在我们生活的北京,是一座水资源严重短缺的城市,人均水资源占有量约285立方米,只有全国人均水资源占有量的1/7,世界人均水资源占有量的1/30。在世界一百二十多个国家和地区的首都及主要城市中北京的人均水资源占有量居百位之后,远远低于国际公认的人均1000立方米的下限。而且,城市化加快和生活水平的提高,更是增加了北京水资源的压力。情况严重到可以同以色列沙漠地区相比。所以说,节约用水迫在眉睫。
水是一切生物的基础
成年人每天需要3升水,没有食物的情况下人可以存活一段时间,但如果没有水我们仅能生存短短几天,这是因为人类身体的65%是由水组成的。除此之外,水还是大自然养分和能量的来源,没有水就没有万事万物的存在。
从分子生物学、营养学研究进展来看,水不但起解渴、载体的作用,而且直接参与生物物质代谢、能量代谢和遗传信息传递等作用。水中矿物质对生物体不仅是补充必需的营养,而且对维持水正常构架起着主要作用。
水生理学专家明确指出,纯净水在失去矿物元素以后,它的水结构和功能也发生了异变和退化。水分子过分串联,变成线团化结构,不易通过细胞膜被人体吸收。但更不理想的是,这种超纯水因为不含任何矿物质,就有较强的溶解能力,导致人体细胞内的生命动力元素逆向渗透,向体外流失。
英国科学家E・Hamitton研究小组研究发现:人体血液中六十多种化学元素,与地壳化学元素的含量、分布规律是一致的。二者之间的相关性很密切,即人体和地壳物质保持着一种相对的平衡状况,所以人体能够适应外界的环境,能在地球上正常地生活。
而饮水是提供人体必需的矿物质和微量元素的重要途径之一,这些元素在天然水中的比例与在人体中的构成比例基本相同,容易被人体吸收。如果这些矿物质少到不能满足人体生理的需要,或者多到超过人体所能吸收与排泄的限度时,也就是人体与环境中的水源、食物与空气间某些矿物相互交换的动态平衡遭到破坏时,人体就不能适应这种外界环境,就会发生某些疾病。因此,水专家呼吁:我们应当饮用没有污染的水、没有退化的水、符合人体生理需要的水。
饮用健康且无污染的水
对大多数的城市居民而言,只要打开水龙头,洁净的水便哗哗而来。所以许多人认识不到水的重要性。因为卫生和方便,越来越多的人喜欢饮用瓶装水,或者是饮水机中的桶装水,瓶装水的种类有:
1 矿泉水:地下水在涌现出来之前通过了多个石层,经过了彻底的处理,可以放心饮用。另外,它包含矿物质、微量元素和二氧化碳,有益于我们健康。
2 纯净水:是经过活性碳过滤处理的饮用水,能够过滤有害物质并保留矿物质和其他的健康元素。不过需要注意的是,必须经常更换过滤器以保持过程的清洁,只有这样才能保证良好稳定的水质。专家提醒:不宜将纯净水作为通常饮用水大量地长期饮用,婴幼儿及少年儿童尤应慎重。而中国消费者协会在2003年3月也同样的消费提示:人体大多适宜喝弱碱性水,老人与小孩子不宜长期纯净水。
3 蒸馏水:是经过集中处理的饮用水,能够净化所有的有害物质,但是在这个过程中也失去了有益健康的矿物质和微量元素。
TIPS:并非所有的瓶装水都是按照标准生产的。在饮用水生产过程中经常会出现一系列的问题:比如细菌和微生物超标,水表面张力超过界限,卫生标准被忽略、标签不合规格、或是在运输,存储,安装或容器重复使用过程中出现意外事件等。
水是无价之宝
水是人们不可缺少的东西,是整个世界都不可以缺少的东西,凡是生物,都需要水,没有水就无法生存。电视上有这样一则公益广告很发人深省:世界上当时只有一滴水,大家都争着要购买。因此,有人就提议召开一次拍卖会来出卖这最后一滴水。在会上,人们纷纷出价购买,一个比一个高,有人出了天价,没有一个人能够比他出得多。这时全场观众全都一声不吭,有的在发抖,有的在哭,有的在傻笑……因为没有水,他们都将死亡。
如果大家都节约用水,那么,就能够让所有的生物都能够健康地生存,让整个世界变得更加美丽如画。
TIPS:节水小诀窍
1 家庭浇花,宜用淘米水、茶水、洗菜水等。
2 家庭用水宜用盆子盛水而不宜开水龙头放水冲洗,如,洗涤毛巾等小物件、瓜果等。
3 水龙头使用时间长有漏水现象,可用装青霉素的小药瓶的橡胶盖剪一个与原来一样的垫圈放进去,做到滴水不漏。
4 洗菜时一盆一盆地洗,不要开着水龙头冲。
5 淋浴时,关掉水龙头擦香皂。
6 用手洗衣服时,要在洗衣盆里洗衣服,而不是开着水龙头放水。
【关键词】 大麦草;微量元素;火焰原子吸收法
Measurement and analysis of Trifling Elements in Barley Plants
HUI Qiu-sha,LI Tian-lei.
【Abstract】 Objective The nutrition of barley plants at the vigorous tillering stage were analyzed.The paper analysis of some elements such as Fe,K,Cu,Mg,Ca,Mn,Zn,Se in Barley plants method of atomspectrum determine analysis.Results The Barley Plants are full of micro elements which human body need.Conclusion
It provides new scientific foundation for further study and general application of Barley Plants by this experiment.
【Key words】Barley Plants; Micro element; Atom spectrum method
作者单位:250014济南,山东中医药大学
大麦草(Barley Plants)即大麦青苗,《本草纲目》中记载:麦苗,辛、寒、无毒,捣烂绞汁,饮之,消酒毒暴热,酒疸黄目;煮汁滤服,解蛊毒;藏器,除烦闷,解时疾狂热,退胸隔热,利小肠;做食,甚益颜色。近代的研究表明,麦苗中含有大量对生命肌体活动有益的营养物质,经常食用麦苗制品可增强人体免疫能力,防病抗病,抗衰老[1]。本实验从微量元素的角度进一步探索了大麦草营养保健的化学元素基础并为大麦草营养保健品的深度研究和综合利用提供了新的科学依据,并从微量元素营养学的角度探讨八种微量元素对人体的营养作用进一步证明大麦草是非常合适的功能保健食品。
1 实验材料
1.1 仪器设备 WFX-1D型原子吸收分光光度计; 400型电沙浴;FA1104型电子分析天平;SX4-10型马弗炉;电炉;研钵。
1.2 材料及试剂 硝酸、高氯酸为优级纯;Fe、K、Cu、Mg、Ca、Mn、Zn、Se标准溶液为光谱纯基准试剂;大麦草压片(系华堂科技开发有限公司出品委托黑龙江地王药业股份有限公司加工)。
2 样品前处理
2.1 样品处理 将厂家提供的大麦草压片取适量 在研钵中研成细粉,备用。
2.2 消化
2.2.1 干法 精密称取处理好的大麦草细粉0.1948 g,分别放入坩埚中在通风橱内置电炉上炭化,再置于马弗炉中500℃高温灰化,用0.4%稀硝酸定容10 ml。
2.2.2 湿法 精密称取处理好的大麦草细粉0.2585 g,放入锥形瓶中,加入少量混酸(硝酸:高氯酸=10:0.3),置电沙浴上消化,用去离子水定容至10 ml。
2.2.3 空白实验 与上述各步完全相同,干法、湿法分别做平行空白实验。
3 含量测定
3.1 设备条件,见表1。
表1
各微量元素的测定条件
微量元素波长(nm)灯电流(mA)狭缝(nm)
Fe248.320.2
K766.520.2
Cu324.720.2
Mg285.220.2
Ca422.720.2
Mn279.520.2
Zn213.920.2
Se532.320.2
3.2 制备标准曲线
3.2.1 铁标准曲线的测定,见表2。
表2
铁标准曲线的测定数据
实验编号C(mg/L)A(吸光度)
100
20.50.059
31.00.116
42.00.224
铁的标准曲线
3.2.2 钾标准曲线的测定,见表3。
表3
钾标准曲线的测定数据
实验编号C(mg/L)A(吸光度)
100
21.00.088
32.00.171
43.00.340
钾的标准曲线
3.2.3 铜标准曲线的测定,见表4。
表4
铜标准曲线的测定数据
实验编号C(mg/L)A(吸光度)
100
20.50.057
31.00.114
42.00.220
铜的标准曲线及线性方程
3.2.4 镁标准曲线的测定,见表5。
表5
镁标准曲线的测定数据
实验编号C(mg/L)A(吸光度)
100
20.50.067
31.00.133
42.00.253
镁的标准曲线及线性方程
3.2.5 钙标准曲线的测定,见表6。
表6
钙标准曲线的测定数据
实验编号C(mg/L)A(吸光度)
100
2100.051
3200.099
4400.191
钙的标准曲线及线性方程
3.2.6 锰标准曲线的测定,见表7。
表7
锰标准曲线的测定数据
实验编号C(mg/L)A(吸光度)
100
20.50.025
31.00.055
42.00.110
锰的标准曲线及线性方程
3.2.7 锌标准曲线的测定,见表8。
表8
锌标准曲线的测定数据
实验编号C(mg/L)A(吸光度)
100
20.10.063
30.30.181
40.50.272
锌的标准曲线及线性方程
3.2.8 硒标准曲线的测定,见表9。
表9
硒标准曲线的测定数据
实验编号C(mg/L)A(吸光度)
1541.5
21083.9
320185.3
450496.0
5100962.1
硒的标准曲线及线性方程
3.3 样品测定 Fe:按国标法GB/T5009.90-2003 食品中铁的测定方法进行测定;K:按国标法 GB/T5009.91-2003食品中钾的测定方法进行测定;Cu:按国标法 GB/T5009.90-2003食品中钾的测定方法进行测定;Mg:按国标法GB/T5009.90-2003食品中钾的测定方法进行测定;Ca:按国标法GB/T5009.92-2003食品中钾的测定方法进行测定;Mn:按国标法GB/T5009.90-2003食品中钾的测定方法进行测定;Zn:按国标法GB/T5009.14-2003食品中钾的测定方法进行测定;Se:按国标法GB/T5009.93-2003食品中钾的测定方法进行测定。
在3.1条件下测定吸收度,扣除空白植,由标准曲线法计算出每千克样品中的微量元素含量(mg/kg),见表10。
表10
大麦草微量元素的含量(mg/100 g)
微量元素含量(mg/100 g)
Fe2.922
K4975.340
Cu0.720
Mg584.650
Ca868.790
Mn0.518
Zn2.053
Se2.640
4 回收率的测定
为了验证上述结果的可靠性,对以上8种元素进行回收实验,测试数据见表11。
表11
八种微量元素含量回收率测定数据
元素回收率(%)
Fe94-103
K92-102
Cu95-102
Mg96-104
Ca93-102
Mn91-102
Zn95-101
Se96-104
通过回收率的测定说明实验方法的稳定性。
5 微量元素营养学分析
5.1 微量元素的主要生理功能 微量元素多数是酶的活性中心或酶的激动剂,酶在体内具有独特的催化作用,能加速体内的生化反应和促进体内的代谢。
运输载体,人体99%的宏量元素通过微量元素运送到全身各个细胞。
激素的组成部分,例如甲状腺分泌甲状腺激素,碘是甲状腺激素的组分。
参与核酸代谢,如矾、锰、铬、铁、钴、镍、铜、锌等微量元素都能影响核酸的合成和代谢。
5.2 微量元素的共同特点 含量低,生理功能大,具有双侧阈浓度的特点,即每种微量元素在人体内都一个安全和适宜的摄入范围,只有在此范围内,通过体内稳态平衡的作用,使组织浓度和功能维持在最佳状态,一旦超过安全和适宜范围,就具有潜在毒性,具有扩大功能的能力。
专一性和特效性,其在体内存在的化学形式有:金属酶,金属蛋白质,金属激活酶,形成离子对或盐的形式等。
人体所需的微量元素必须由外界获得。
5.3 八种微量元素的生理功能和营养作用 钙(Ca):钙是人体必需的常量元素,约占人体总重量的1.5%~2%。钙以羟基林灰石[3Ca3(PO4).Ca(OH)2]的形式构成骨骼和牙齿,它是血液凝结,心脏和肌肉的收缩和弛缓、神经兴奋与传递,细胞膜通透性的维持,多种酶的激活及体内酸碱成平衡等不可缺少的物质。人体长期缺钙就会导致骨骼、牙齿发育不良,血液不正常,甲状腺机能减退,我国目前食物中钙的摄取量普遍偏低,缺钙已成为全球性危害人类健康的营养问题,不仅婴幼儿明显缺钙,妇女与老人的缺钙也是比较严重。
铁(Fe):铁是人体营养极为重要的必需微量元素,成人含量约4.5 g,73%存在于血红蛋白中,3.3%存在于肌红蛋白中,铁蛋白和血铁黄素中贮存有6.3%,体内铁都与蛋白质结合,无游离状态。红细胞内的血红蛋白是由一种叫卟啉的物质与铁构成血红素,血红素再于珠蛋白结合成血红蛋白,因此铁是血红蛋白合成的重要原料之一。若某些原因使机体对铁的需要量增加,而摄入量不足丢失过多,可以造成缺铁,就会影响红细胞内血红蛋白的合成,从而引起缺铁性的贫血。
锌(Zn):锌存在于人体所有组织中,具有多种生理功能和营养作用,成人体内含锌约1.4~2.3 g,主要分布在肝脏、肌肉、骨骼和皮肤中,通常皮肤、头发指甲中的锌水平可以反映营养状况。在抗衰老及毛发美化方面起着重要作用,有人认为锌低是免疫低下的表现。锌是人体中很多金属酶的组成成分或酶激活剂,在组织呼吸和物质代谢中起重要作用,锌与DNA和RNA,蛋白质的生物合成密切相关,能促进机体生长发育,并能加速创伤组织的愈合。锌不但影响味觉和食欲,还 与性机能有关,锌参与胰岛素合成及功能,并影响促肾上腺及皮质激素,锌还具有能使细胞膜或机体膜稳定化的重要作用,锌与心血管疾病和癌肿都有一定关系。
硒(Se):硒是目前研究最活跃的一种人体必需微量元素,成人体内含硒14~21 mg,多分布于指甲、头发、肾脏和肝脏[14-15]。硒和生物活性形式为含硒酶和蛋白(GPx等),硒是谷胱甘肽过氧化物(SOD)活性中心的必需成分,SOD可破坏机体正常代谢过程中形成的有害过氧化物,保护细胞膜,能清除体内自由基具有抗衰老的功能。硒能促进淋巴细胞产生抗体,提高肺泡中谷胱甘肽过氧物酶的活性,促进吞噬细胞功能,硒缺乏时体液免疫功能下降,降低细胞免疫功能和吞噬细胞杀菌功能,硒能使血中免疫球蛋白水平增高,增强人体免疫系统功能。我国目前食物中硒供给量一般不足。
铜(Cu): 人体各器官均含有铜,以肝、脑、心、肾较多,肝是铜贮存的仓库,可以调节血中铜量,成人体内含铜总量约为80 μg。铜是人体许多金属酶的组成成分,它们都是氧化酶,在生物氧化过程和代谢过程中有重要作用。铜能促进铁的吸收,缺铜时血红蛋白合成减少,可以导致贫血。每日膳食中铜的安全和适宜摄入量对成人为2~3 mg,铜的摄入过多,也同样会引起中毒,如肝豆状核变性。
钾(K):细胞内液中主要的阳离子,维持体内的水平衡,渗透压及酸碱平衡。增强肌肉兴奋性,维持心跳规律,参与蛋白质,糖类和热能代谢。对心血管系统的作用,主要是参与细胞膜静息电位的形成,传导神经冲动,维持细胞内渗透压,维持神经肌肉的兴奋性,参与细胞的能量代谢。
镁(Mg):细胞内液中重要的阳离子,激活体内多种酶,维持核酸结构的稳定性,抑制神经的兴奋性,参与体内蛋白质合成,肌肉收缩和体温调节作用。Mg对人体心血管系统的作用是参与酶和能量的代谢,抑制房室传导,降低心肌兴奋性。
锰(Mn):锰盐难溶,不易吸收,是活化硫酸软骨素合成酶系统,促进生长和正常的成骨作用,缺乏时生长迟缓,生殖机能受阻,锰还参与造血过程,各种贫血患者血锰量多有降低。锰对心血管亦是有益的元素,能促进细胞内脂肪的氧化作用,降低肝脏内脂肪的含量。
6 讨论
由实验结果可知大麦草中含量最多的微量元素主要是K(4975.34 mg/100 g)、Ca(868.79 mg/100 g)、Mg(584.65 mg/100 g),其次是Fe(2.922 mg/100 g)、Se(2.64 mg/100 g)、Zn(2.053 mg/100 g),最少量的为Cu(0.7195 mg/100 g)、Mn(0.5175 mg/100 g)。根据微量元素双侧阀浓度的特点和科学安全适宜的摄入范围[2-4],大麦草中八种微量元素根据微量元素在人体的最适浓度范围刚好呈一种递推关系,对于人体需求量很大的微量元素钙(Ca)、钾(K)在大麦草中含量很大并其含量在人体安全摄入范围内,含量特别少的铜(Cu)、锰(Mn),人体的本身摄入量本就不能太大,如果过大会造成毒副作用的出现,而这两种元素的含量也是很合理的[5,6]。硒是一种高活性的微量元素,人们都在试图努力开发富硒食品,在大麦草中测到的含量是比较高的,而高硒饮食人群患癌的几率远小于缺硒少硒人群。对于钙、硒、锌的含量对中国人群有特别的营养学意义,人类的缺钙现象比较普遍,而中国人的缺钙现象尤其严重,而硒是抗癌主要微量元素,锌称之为生命元素[7-13]。
本实验研究为大麦草的利用开发提供了一定的理论参考,特别是从无机元素营养学的角度更进一步证明了大麦草的作用元素基础。相信随着功能保健食品的发展,在麦草的研究回全面的探讨。
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[13] 曹治权.中医药微量元素的研究进展和展望.中华微量元素科学,1995,(04).
二、教学目的
1.组成生物体的水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、核酸这几种化合物的化学元素组成、在细胞内的存在形式和重要的功能(C:理解)。
2.组成生物体的无机化合物和有机化合物是生命活动的基础(C:理解)。
3.各种化合物只有按照一定的方式有机地组织起来,才能表现出细胞和生物体的生命现象(A:知道)。
三、重点和难点
1.教学重点
组成生物体的无机化合物和有机化合物的化学元素组成,各种化合物在细胞中的存在形式和重要功能。
2.教学难点
(1)蛋白质的化学元素组成、相对分子质量、基本组成单位、分子结构和主要功能。
(2)核酸的化学元素组成、相对分子质量、基本组成单位和重要功能。
四、教学建议
本节的教学内容较多而时间又较紧,教师要注意合理分配时间,突出重点和难点。建议教师对水、无机盐、糖类和脂质的内容安排1课时,蛋白质和核酸的内容安排1课时,学生实验用1课时。
在本节教学的开始,教师可以利用教材中讲到的细胞内各种化合物的含量表,从整体上概括出构成细胞的化合物;指出生命的物质基础,是以蛋白质和核酸为主体的多分子体系。,全国公务员共同天地
在讲授无机化合物水时,可以从水在细胞、组织中两种存在形式的分析入手,引出水的作用。引导学生理解水的含量与生命活动的状态密切相关。在讲述水时,要注意渗透出两种形式的水存在着动态转化,不能截然分开。如果能恰当地运用生活常识,说明水的存在状态和作用,将会更吸引学生,使学生加深对水的认识。
关于无机盐的教学,可以从学生已知的知识中提出问题,通过简明的分析,使学生懂得无机盐的存在形式和作用。例如,为什么在观察动物和人的细胞时,要用一定浓度的生理盐水?为什么长期缺乏铁会出现缺铁性贫血?从这些问题的分析过程中,归纳出无机盐对维持细胞形态、参与重要的物质组成等作用。
关于糖类的教学,应该尽量联系学生生活中经常接触的糖类物质,提高学生的学习兴趣,增加感性认识。在本节教学中,要注意适当突出后边将要应用的糖类知识,这样可以为进一步的学习打下知识基础。通过讲述糖类的水解作用,使学生理解单糖、二糖、多糖三者的区别和联系。关于糖类的作用,既要突出它是生命系统赖以维持的主要能源物质,又要点出它是细胞许多结构中不可缺少的成分。
关于脂质的教学,似乎可以渗透储存脂质(脂肪)、结构脂质(磷脂等类脂)、功能脂质(固醇)的提法,这样有利于学生对不同脂质的作用特点的理解。在学生条件较好的学校,可以分析一下磷脂分子的特点,为学习细胞膜的结构打下基础。
蛋白质的内容是本节教学的重点和难点。教师在讲述蛋白质的组成和结构时,可以按照以下教学思路来设计教学过程:①通过列举水、葡萄糖、几种蛋白质的相对分子量,使学生认识到蛋白质属于生物大分子;②指出对生物大分子结构的研究,常采取分层次认识的方法;③对蛋白质的组成和结构的教学,可从有关元素、基本单位──氨基酸、肽、肽链间的结合和卷曲、折叠而成的空间结构等几个层次逐步深入。
在讲述氨基酸时,可以从甲烷、乙酸、甘氨酸渐渐引入。随着羧基(-COOH)、氨基(-NH2)的出现,指出它们的化学特性。在认识了甘氨酸的基础上,再进一步变换R基,认识几种其他氨基酸。最后,归纳总结出氨基酸的共同点和区别。
在讲述肽时,要注意讲清缩合、肽键、二肽、多肽和肽链的概念。要指出每种多肽都具有特定的氨基酸种类、数目和排列顺序,这种特点决定着肽链的空间结构,从而为学生理解多肽间的区别和蛋白质的多样性打下基础。
对于蛋白质的空间结构,教师不必详细讲述,可以让学生通过对教材中某种胰岛素空间结构示意图的观察,了解蛋白质具有一定的空间结构就可以了。但是应该对学生指出,蛋白质的生理作用依赖于自身特定的空间结构。
在讲述蛋白质的功能时,应该注意从列举典型的、易于理解的例子中,概括出蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要成分和在生命活动中发挥的重要作用。
另外,关于蛋白质结构内容的教学,要充分利用剪贴图、投影片和教材中的示意图,来帮助学生理解动态的、抽象的知识内容。
关于核酸的教学,要注意处理好与《遗传与变异》一章有关内容的联系。本节对核酸化学元素的组成和基本组成单位的认识,可以从介绍分析生物大分子的方法入手,使学生初步了解核酸分子的元素组成、基本单位──核苷酸和多核苷酸链。应指出DNA和RNA两类核酸在组成上的区别和DNA的主要作用。
在本章的最后,教师要强调说明,任何一种化合物或几种化合物的混合都不能完成生命活动。细胞内的各种化合物必须按照一定的方式组成特定的结构,才能在生命活动中发挥作用。
五、参考答案
复习题一、③,①,④,②。
二、1.(A);2.(A);3.(D)。
三、1.因为这两种蛋白质的分子结构不同(即氨基酸的种类不同,排列次序不同,空间结构不同),所以它们的功能也不相同。
2.细胞内的各种化合物必须按照一定方式组成特定的结构,才能在生命活动中发挥作用。
旁栏思考题老年人容易发生骨折是因为随着年龄的增长,机体代谢发生变化而导致骨质疏松造成的。骨质疏松主要是缺少了骨的重要成分碳酸钙。
临床上医生给病人点滴输入葡萄糖液,可以起到给病人提供水、营养和增加能量的作用。因为葡萄糖氧化分解时释放大量的能量,可以供给病人生命活动的需要,有利于早日康复。此外,细胞中水的含量最多。病人维持各项生命活动,绝对不能缺少水。
实验讨论题实验一1.某些化学试剂与生物组织中的有关有机化合物发生一定的化学作用后,能够生成新的化学物质,而这种化学物质是有固定的颜色的。根据实验中所产生的特定的颜色反应,如砖红色、橘黄(或红)色、紫色,可以分别鉴定生物组织中有糖、脂肪、蛋白质的存在。
六、参考资料
细胞的化学组成细胞中各种化合物的平均值如下表(表1-1):
表1-1细胞中各种化合物的平均值
化合物
质量分数%
平均相对
分子质量
种类
水
85.0
1.8×10
游离形式的水和结合形式的水
蛋白质
10.0
3.6×104
清蛋白、球蛋白、组蛋白、白等
DNA
0.4
1.0×106
RNA
0.7
4.0×105
脂质
2.0
7.0×102
脂肪、磷脂等
糖类及其
他有机物
0.4
2.5×102
单糖、二糖、多糖等
其他
无机物
1.5
5.5×10
Na+、K+、Ca2+、Mg2+、
Cl-、SO42-、PO43-等
在组成细胞的各种化合物中,水是含量最多的物质,是生命活动的最重要的介质。地球表面出现了液态水时,才具备了生命发生的条件。但是,只有当原始地球的物质经过漫长的演变,出现了原始的核酸和蛋白质并且组合在一起,表现出原始的新陈代谢时,才开始出现原始的生命现象,产生了原始的生命。恩格斯早在一百多年前就已提出“生命是蛋白体的存在方式”。现代生物科学认为,承担生命的“蛋白体”主要是核酸和蛋白质的整合体系。因此说,细胞的主要成分是蛋白质和核酸。
水在生物体和细胞内的存在状态
1.结合水吸附和结合在有机固体物质上的水,主要依靠氢键与蛋白质的极性基(羧基和氨基)相结合形成亲水胶体。多糖、磷脂也以亲水胶体形式存在。这部分水不能蒸发、不能析离,失去了流动性和溶解性,是生物体的构成物。
2.自由水填充在有机固体颗粒之间的水分,可流动、易蒸发,加压力后可析离,是可以参与物质代谢过程的水。
水在生物体内的作用水是生命存在的环境条件,同时也是生活物质本身化学反应所必需的成分。水对于维持生物体的正常生理活动有着重要的意义,因此水是生物体内不能缺少的物质。
1.水是细胞内的良好溶剂生物体内的大部分无机物及一些有机物,都能溶解于水。水是物质扩散的介质,也是酶活动的介质。细胞内的各种代谢过程,如营养物质的吸收,代谢废物的排出,以及一切生物化学反应等,都必须在水溶液中进行。
2.水的其他作用①由于水分子的极性强,能使溶解于其中的许多种物质解离成离子,这样也就有利于体内化学反应的进行。②由于水溶液的流动性大,水在生物体内还起到运输物质的作用,将吸收来的营养物质运输到各个组织中去,并将组织中产生的废物运输到排泄器官,排出体外。③水的热容大,1g水从15℃上升到16℃时需要4.18J热量,比同量其他液体所需要的热量多,因而水能吸收较多的热而本身温度的升高并不多。水的蒸发热较大,1g水在37℃时完全蒸发需要吸热2.40kJ,所以人蒸发少量的汗就能散发大量的热。再加上水的流动性大,能随血液循环迅速分布全身,因此水对于维持生物体温度的稳定起很大作用。④水还有作用。⑤对植物来说,水能保持植物的固有姿态。由于植物的液泡里含有大量的水分,因而可以维持植物细胞的形态而使枝立,便于接受阳光和交换气体,保证正常的生长发育。⑥对生物体的生命活动起重要的调控作用。生物体内水含量的多少以及水的存在状态的改变,都影响着新陈代谢的进行。一般情况下,生物体内的含水量在70%以上时代谢活跃;含水量降低,则代谢不活跃或进入休眠状态。当自由水比例增加时,生物体的代谢活跃,生长迅速;而当自由水向结合水转化较多时,代谢强度就会下降,抗寒、抗热、抗旱的性能提高。
无机盐无机盐在细胞中的含量虽然不多,却是生命活动所必需的。如果将一块组织放在蒸馏水中,从细胞中去掉盐类,该组织就会死亡。许多无机盐在细胞中呈离子状态存在。无机盐在生物体和细胞中的作用主要有以下几点。
1.是构成细胞或构成生物体某些结构的重要成分。
2.参与并调节生物体的代谢活动。有些无机离子是酶、激素或维生素的重要成分。例如,含锌的酶最多,已知有70多种酶的活性与锌有关;钴(Co)是维生素B12的必要成分,参与核酸的合成过程;铁(Fe)参与组成血红蛋白、细胞色素等,参与氧的运输和呼吸作用中的电子传递过程等。
3.维持生物体内的平衡。体内平衡是使细胞具有稳定的结构和功能,使生物能维持正常的代谢和生理活动的必要条件。有关体内平衡的内容很复杂,情况多变。其中的3个主要方面与无机盐含量的稳定密切相关。
(1)渗透压平衡:细胞内外的无机盐的含量是维持细胞渗透压的重要因素。
(2)酸度平衡(即pH平衡):pH调节着细胞的一切生命活动,它的改变影响着细胞组成物的所有特性以及在细胞内发生的一切反应。例如,各种蛋白质对于pH的改变非常敏感,人体血浆pH降低0.5时,人就立即发生酸中毒。无机离子如HPO42-/H2PO4-和H2CO3/HCO3-等,组成重要的缓冲体系来调节并维持pH平衡。
(3)离子平衡:动物细胞内外的Na+/K+/Ca2+的比例是相对稳定的。细胞膜外Na+高、K+低,细胞膜内K+高、Na+低。K+、Na+这两种离子在细胞膜内外分布的浓度差,是使细胞保持反应性能的重要条件。此外,在细胞膜外Na+多、Ca2+少时,神经细胞就会失去稳定性,对于外来刺激就会过于敏感。
糖类的分布和功能糖类是生物体的主要能源物质和重要的组成成分,在自然界中分布极广,几乎所有的动物、植物、微生物的体内都有它,尤以存在于植物体内的为最多,约占植物体干重的80%。在植物体内,构成根、茎、叶骨架的主要成分是纤维素多糖。在植物种子或果实里的主要储存物质,如淀粉、蔗糖、葡萄糖、果糖等都属于糖类。在动物血液中的血细胞内,也有葡萄糖或由葡萄糖等单糖缩合成的多糖存在,在肝脏、肌肉里的多糖是糖元。人和动物的组织器官中所含的糖类,不超过身体干重的2%。微生物体内的含糖量约占身体干重的10%~13%,其中有的呈游离状态,有的与蛋白质、脂肪结合成复杂的物质,这些物质一般存在于细胞壁、黏液或荚膜中,也有的形成糖元或类似淀粉的多糖存在于细胞质中。
糖类的功能有以下几点。(1)糖类是生物体的主要能源和碳源物质:糖类物质可以通过分解而放出能量,这是生命活动所必需的。糖类还可以在生物体内转化成其他化合物(如某些氨基酸、核苷酸、脂肪酸等),并提供碳原子和碳链骨架,是构成组织和细胞的成分。(2)糖类与生物体的结构有关:纤维素和壳多糖都不溶于水,有平坦伸展的带状构象,并且堆砌得很紧密,所以它们彼此之间的作用力很强,适于作强韧的结构材料。纤维素是植物细胞壁的主要成分。壳多糖是昆虫等生物体外壳的主要成分。细菌的细胞壁由刚性的肽聚糖组成,它们保护着细胞膜免受机械力和渗透作用的损伤。细菌的细胞壁还使细菌具有特定的形状。(3)糖类是储藏的养料:糖类以颗粒状态储存于细胞质中,如植物的淀粉、动物肝脏和肌肉中的糖元。(4)糖类是细胞通讯识别作用的基础:细胞表面可以识别其他细胞或分子,并接受它们携带的信息,同时细胞也通过表面上的一些大分子来表现其本身的活性。细胞与细胞之间的相互作用,是通过一些细胞表面复合糖类中的糖和与其互补的大分子来完成的。(5)糖类具有保护作用:黏膜分泌的黏液中有黏稠的黏多糖,可以保护的表面。关节腔的滑液就是透明质酸经过大量水化而形成的黏液。
磷脂和糖脂磷脂是构成生物膜的主要成分。它广泛分布在动植物组织中。磷脂在动物体内多存在于脑和神经组织中,在心脏和肝脏中的含量也不少;植物的种子中含磷脂也比较多,如大豆种子的磷脂达2%。磷脂大多不溶于丙酮,不溶于水,但像亲水胶体一样,能在水中膨胀并形成乳状液或胶体溶液。磷脂的种类很多,有卵磷脂、脑磷脂、神经磷脂等。
卵磷脂又称蛋黄素,大量存在于各种动物的组织和器官中,尤其在蛋黄、脑、肾上腺、红细胞中的含量较多。蛋黄中卵磷脂的含量可达8%~10%。许多种种子,如大豆、向日葵的种子也含有卵磷脂。
糖脂是一类具有一般脂质溶解性质的含糖脂质,包括脑糖脂、神经节糖脂、甘油醇糖脂等。
磷脂和糖脂都是构成生物膜的磷脂双分子层结构的基本物质,也是某些生物大分子化合物(如脂蛋白和脂多糖)的组成成分。
类固醇和固醇类固醇又称“甾族化合物”,是环戊烷多氢菲类化合物的总称,一般具有重要的生理作用,在自然界广泛分布,也有人工合成的。类固醇的主要种类和分布情况如下。
1.自然界存在的
(1)固醇类。固醇又称“甾醇”,是含羟基的环戊烷骈全氢菲类化合物的总称,以游离状态或同脂肪酸结合成酯的状态存在于生物体内,最重要的有胆固醇、豆固醇和麦角固醇(表1-2)。
表1-2固醇的主要种类和分布情况
类别
固醇名称
分布
动物固醇
胆固醇
脊椎动物体内
7-脱氢胆固醇
皮肤和毛发内
粪固醇
动物粪便中
植物固醇
麦固醇
麦芽中
豆固醇
大豆中
谷固醇
高等植物中分布很广
酵母固醇
麦角固醇
麦角、酵母菌和毒菌内
(2)固醇衍生物。常见的有:强心苷,如洋地黄毒素,存在于洋地黄植物的叶中,是一种强心药;蟾毒素,是蟾蜍分泌的毒素,可作药用;胆酸、胆汁酸组成的胆汁;肾上腺皮质激素、昆虫的蜕皮激素、性激素(包括雌激素、孕激素和雄激素等),能调节动物和人体的新陈代谢及生殖、发育等生理活动。此外,维生素D有利于机体对钙、磷的吸收。肾上腺皮质激素、胆酸、性激素、维生素D等物质,在人体内都可以由胆固醇转化而来。
2.人工合成的类固醇药物如抗炎剂、促蛋白合成类固醇、口服避孕药等。
氨基酸的R基团每个氨基酸都有一个R基,R基也叫侧链基团,不同氨基酸的R基是不同的。例如,甘氨酸的R基只是一个氢原子;有些氨基酸的R基属于烃基;有些则含有某种官能团,如羟基(—OH)、巯基(—SH)、氨基(—NH2)、羧基(—COOH)等。
根据氨基酸所连接的R基化学结构的不同,可以将氨基酸分成脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸、杂环氨基酸、杂环亚氨基酸四大类。
甘氨酸惟一不含有不对称碳原子的最简单的非必需氨基酸。广泛存在于蛋白质中。
丙氨酸即L-α-氨基丙酸。一种属于丙酮酸代谢体系的非必需氨基酸。
蛋白质分子的结构通常将蛋白质的结构分为一级结构、二级结构、三级结构和四级结构(图1-1)。
图1-1蛋白质分子的一、二、三、四级结构示意图
1.蛋白质的一级结构:又称为初级结构或化学结构,是指蛋白质分子中,由肽键连接起来的各种氨基酸的排列顺序。目前可以运用氨基酸自动分析仪和氨基酸顺序自动分析仪,对蛋白质的一级结构进行测定。
2.蛋白质的二级结构:蛋白质的二级结构是指蛋白质分子中多肽链本身的折叠方式。近些年来,通过研究知道,蛋白质分子的多肽链本身一般不是全部以松散的线形分子状态存在于生物体内的,而是部分卷曲、盘旋成螺旋状(一般呈所谓α螺旋),或折叠成片层状(又称β折叠),或呈β回折(发夹回折、U形转折),或呈无规则卷曲。蛋白质的二级结构主要依靠氢键来维持结构的稳定性。
3.蛋白质的三级结构:具有二级结构的肽链,按照一定方式进一步卷曲、盘绕、折叠成一种看来很不规则,而实际上有一定规律性的三维空间结构,叫做三级结构。这些肽链所以会卷曲、盘绕、折叠,主要是因为肽链的侧链之间的相互作用。
4.蛋白质的四级结构:具有三级结构的蛋白质分子,通过一些非共价键结合起来,而成为具有生物功能的蛋白质大分子,就是蛋白质的四级结构。构成蛋白质功能单位的每条肽链,称为亚基。亚基虽然只具有二、三级结构,但是在单独存在时并没有生物活力,只有完整的四级结构才具有生物活力。例如,磷酸化酶是由2个亚基构成的,马血红蛋白是由4个不同的亚基(2个α肽链,2个β肽链)构成的,谷氨酸脱氢酶是由6个相同的亚基构成的。
有些蛋白质分子只有一、二、三级结构,并无四级结构,如肌红蛋白、细胞色素c、核糖核酸酶、溶菌酶等。另一些蛋白质则一、二、三、四级结构同时存在,如血红蛋白、谷氨酸脱氢酶等。
调节生理活动的许多激素是蛋白质从化学本质上看,人和动物的激素可以分为4类:①氨基酸衍生物激素(如甲状腺激素、肾上腺素、血清血管收缩素);②肽和蛋白质类激素(如脑垂体激素、胰岛素、甲状旁腺素、生长素和促肾上腺皮质激素);③类固醇激素(如肾上腺皮质激素、性激素);④脂肪酸衍生物激素(如前列腺素)。
肽和蛋白质类激素,包括许多种激素。下面重点介绍胰岛素、生长素和促肾上腺皮质激素。
1.胰岛素:胰岛素是胰腺内的胰岛β细胞,全国公务员共同天地所产生的一种激素。胰岛素是一种相对分子质量较小的蛋白质,在有锌和其他金属离子存在时,胰岛素分子可以围绕这些离子形成聚合体。在调节糖类、脂肪和蛋白质的代谢中具有十分重要的作用。
关键词:会理;石榴;土壤;有效铁
1.引言
凉山州会理县会理石榴自古便美名远扬。唐朝时期即为皇帝预定贡品,每年由南诏王送入宫中。1966年,关河乡将会理石榴中的上品单果重达1公斤以上的菜籽园石榴寄送主席;北京开亚运要了6000个会理精选石榴。可以说这是会理人民的骄傲。改革开放以来,会理石榴获得长足发展2009年9月国际石榴节在会理召开。目前,已实现产业化经营,种植面积达24.38万亩,果农收入超过10亿元,果品年产量稳定在25000万斤以上,远销北京、哈尔滨,广州、深圳、杭州、上海等地,并出口东南亚各国及俄罗斯等国,深受广大消费者的喜爱[2],素有中国“石榴之乡”之美誉[3]。植物生长发育所必需的微量元素,往往在土壤中含量很少,有效性低。因此,微量元素有时成为作物产量和品质的限制因子[4],故研究其土壤之养分是有实际意义的。
1.1 石榴的价值
石榴除能食用外,还存在很高的药用价值。我国中医以为,石榴性平、味甘、微酸涩,产菜生津止渴、止泻涩肠之功效。对津液不足,咽干口渴,胃阴不足及慢性痢疾等症有较好的疗效。
石榴的营养特殊丰硕,含有多种人体所需的营养成分,果实中含有维生素c及b族维生素,有机酸、糖类、蛋白质、脂肪,以及钙、磷、钾等矿物质。石榴堪称全身是宝,果皮、根、花皆可入药。其果皮中含有苹果酸(鞣质、生物碱等成分,有关试验表明,石榴皮有显明的抑菌跟收敛功能,能使肠黏膜收敛,使肠黏腊的分泌物减少,所以能有效地医治腹泻、痢疾等症,对痢疾杆菌、大肠杆菌有较好的克制作用。另外,石榴的果皮中含有碱性物资,有驱虫功能;石榴花则有止血功效,且石榴花泡水洗眼,还有明目标后果。
1.2铁元素在植物生长中的作用
铁是一种化学元素,它的化学符号是Fe,它的原子序数是26,是地壳含量第二高的金属元素。铁的相对原子质量是55.847,铁的密度为7.9g/cm3。铁元素活泼,常见的价态为+2和+3,相对来说,铁的+3价化合物较为稳定。二价铁离子呈淡绿色,在碱性溶液中易被氧化成三价铁离子。三价铁离子的颜色随水解程度的增大而黄色经橙色变为棕色,纯净的三价铁离子为淡紫色。二价和三价铁均易与无机或有机配位体形成稳定的配位化合物,正如本实验的邻菲罗啉。金属在土壤中各种形态存在与活性有着密切关系,并直接影响金属在土壤中的迁移、转化以及对植物的吸收利用[5]。铁(Fe)是植物生长必需的微量营养元素之一,在土壤中仅次于氧(O)、硅(Si)、铝(A l)而成为第四大元素。土壤有效Fe是土壤对植物供铁的重要指标,土壤有效Fe不足会导致植物缺铁黄叶症[6]。
铁在植物生理上有重要作用。铁是一些重要的氧化—还原酶催化部分的组分。在植物体内,铁存在于血红蛋白的电子转移键上,在催化氧化—还原反应中铁可以成为氧化或还原的形态,即能减少或增加一个电子。铁不是叶绿素的组成成分,但缺铁时,叶绿体的片层结构发生很大变化,严重时甚至使叶绿体发生崩解,可见铁对叶绿素的形成是必不可少的。缺铁时叶片会发生失绿现象。铁在植物体内以各种形式与蛋白质结合,作为重要的电子传递体或催化剂,参与许多生命活动。铁是固氮酶中铁蛋白和钼铁蛋白的组成部分,在生物固氮中起着极为重要的作用。作物正常的含铁量为50~100mg/kg,豆科作物含铁量比禾本科作物高。 不同植物对缺铁的敏感程度各不相同。一般地说,在根际区有还原能力并能分泌出某些能螯合铁的有机物质的植物(如麦类植物能分泌麦根酸)能有效地利用土壤中的铁,因而较少发生缺铁现象;而有些植物(如旱稻)由于其根际是氧化态的,所以极易遭受缺铁的危害。由于铁在植物体内难以移动,又是叶绿素形成所必需的元素,所以最常见的缺铁症状是幼叶失绿。失绿症开始时,叶片颜色变淡,新叶脉间失绿而黄化,但叶脉仍保持绿色。当缺铁严重时,整个叶尖失绿,极度缺乏时,叶色完全变白并可出现坏死斑点。缺铁失绿可导致生长停滞,严重时可导致植株死亡。
因此,铁是叶绿素的稳定元素。
叶绿素分子含有一个卟啉环的“头部”和一个叶绿醇的“尾巴”。卟啉环中的镁原子可被H+、Cu2+、Zn2+所置换。用酸处理叶片,H+易进入叶绿体,置换镁原子形成去镁叶绿素,使叶片呈褐色。去镁叶绿素易再与铜离子结合,形成铜代叶绿素,颜色比原来更稳定。人们常根据这一原理用醋酸铜处理来保存绿色植物标本。
因此镁是叶绿素的组分,但很不稳定,而铁不是叶绿素的组分。
影响土壤中有效铁的因素