化学百变改变生活/变化中的科学

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1．组成生物体内的蛋白质、脂肪、碳水化合物 和核糖核酸是提供基础的 结构单元，也是组成地球上生命的基础。这些元素包 括碳、氢、氧、氮、 硫、磷。 生命的基本单元氨基酸、核苷酸是以碳元素做骨 架变化而来的。先是一 节碳链一节碳链地接长，演变成为蛋白质和核酸；然 后演化出原始的单细胞， 又演化出虫、鱼、鸟、兽、猴子、猩猩，直至人类。 这三四十亿年的生命交 响乐，它的主旋律是碳的化学演变。可以说，没有碳 ，就没有生命；碳，是 生命世界的栋梁之材。 氮是构成蛋白质的重要元素，占蛋白质分子重量 的16％～18％。蛋白质 是构成细胞膜、细胞核、各种细胞器的主要成分。动 植物体内的酶也是由蛋 白质组成的。此外，氮也是构成核酸、脑磷脂、卵磷 脂、叶绿素、植物激素、 维生素的重要成分。由于氮在植物生命活动中占有极 重要的地位，因此人们 将氮称之为生命元素。 氨基酸和一些常见的酶含硫，因此硫是所有细胞 中必不可少的一种元素。 磷素是构成各种生命物质所必需的成分。人体内 矿物质的20％是磷，它 是体内含量第二丰富的矿质营养元素，而磷含量中的 80％存在于骨骼和牙齿 中，其余的磷广泛分布于体内各细胞的脂肪、蛋白质 、糖类、酶和盐类中。 在细胞中，磷是基因结构的基础(DNA、RNA、基因、 染色体)并且在自然 界的生命活动中以ATt’和ADP的形式对生物能量的产 生、转换和储藏起关键 作用。在植物体内，磷是光合作用、呼吸作用、细胞 功能、基因转移和繁殖 过程所必需的。 2．钠、钾和氯离子的主要功能是调节体液的渗 透压，电解质的平衡和酸 碱平衡，通过钠一钾泵，将钾离子、葡萄糖和氨基酸 输入细胞内部，维持核 糖体的最大活性，以便有效地合成蛋白质。钾离子也 是稳定细胞内酶结构的 重要辅助因子。同时，钠离子、钾离子还参与神经信 息的传递。 3．钙和氟是骨骼、牙齿和细胞壁形成时的必要 结构成分(如磷灰石、碳 酸钙等)，钙离子还在传送激素影响、触发肌肉收缩 和神经信号、诱发血液 凝结和稳定蛋白质结构中起着重要的作用。 4．镁离子参与体内糖代谢及呼吸酶的活性，是 糖代谢和呼吸不可缺少的 辅助因子，与乙酰辅酶A的形成有关，还与脂肪酸的 代谢有关。参与蛋白质 合成时起催化作用。与钾离子、钙离子、钠离子协同 作用共同维持肌肉神经 系统的兴奋性，维持心肌的正常结构和功能。另一个 有镁参与的重要生物过 程是光合作用，在此过程中含镁的叶绿素捕获光子， 并利用此能量固定二氧 化碳而放出氧。 5．铁(二、三价)的主要功能是作为机体内运载 氧分子的呼吸色素。例 如，哺乳动物血液中的血红蛋白和肌肉组织中的肌红 蛋白的活性部位都由铁 (二价)和卟啉组成。其次，含铁蛋白(如细胞色素、 铁硫蛋白)是生物氧 化还原反应中的主要电子载体，它是所有生物体内能 量转换反应中不可缺少 的物质。 6．铜(一、二价)的主要功能与铁相似，起着载 氧色素(如血蓝蛋白) 和电子载体(如铜蓝蛋白)的作用。另外，铜对调节体 内铁的吸收、血红蛋 白的合成以及形成皮肤黑色素、影响结缔组织、弹性 组织的结构和解毒作用 都有关系。 7．锌离子是许多酶的辅基或酶的激活剂。维持 维生索A的正常代谢功能 及对黑暗环境的适应能力，维持正常的味觉功能和食 欲，维持机体的生长发 育特别是对促进儿童的生长和智力发育具有重要的作 用。 8．锰(二、三价)是水解酶和呼吸酶的辅因子。 没有含锰酶就不可能进 行专一的代谢过程，如尿的形成。锰也是植物光合作 用过程中光解水的反应 中心。此外，锰还与骨骼的形成和维生素c的合成有 关。 9．钼是固氮酶和某些氧化还原酶的活性组分， 参与氮分子的活化和黄嘌 呤、硝酸盐以及亚硫酸盐的代谢。阻止致癌物亚硝胺 的形成，抑制食管和肾 对亚硝胺的吸收，从而防止食管癌和胃癌的发生。 15-16