生命元素及其在生物体内的作用思维导图

U245196783

2023-12-15

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生命元素

无机化学

作用应用

生命元素在生物体内的作用相关内容讲解

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思维导图大纲

生命元素在生物体内的作用

生物配体和生物金属配合物

生物配体

在生物体内与金属离子配位并具有生物功能的配体

生物金属配合物

在多数情况下，生物体内的金属离子与生物配体都能生成生物金属配合物

金属离子与生物配体的结合一般符合硬软酸碱规则

生物配体按相对分子质量大小可分为

大分子配体

包括蛋白质、多糖、核酸等，相对分子质量从几千到几百万

小分子配体

包括氨基酸、羧酸、卟啉等

氨基酸是蛋白质的基本结构单位，蛋白质是体细胞中最重要的有机物质之一

酶大多是由氨基酸组成的一类具有催化性和高专一性的特殊蛋白质，其生理功能上用作生物催化剂

核酸是一类重要的生物大分子，是生物遗传的物质基础，在体内常与蛋白质结合成为核蛋白

宏量元素的生理功能

Na+,K+,和Cl+的主要生理功能是维持体液的解离平衡、酸碱平衡和渗透平衡

钙是构成植物细胞壁和动物骨骼的重要成分

镁半数存在于骨骼中，且调节许多重要生物学过程

硅在人和动物组织中有三种主要存在形式

能透过细胞壁的水溶性H4SiO4及其离子

不溶性硅聚合物如多硅酸、原硅酸酯等

含有Si—O—C基团，可溶于有机溶剂的有机硅化合物

硅在人的主动脉壁内含量较高，主要存在于胶原和弹性蛋白中，其在主动脉壁内的含量随年龄增长而减小

必需微量元素的生理功能

含微量金属的金属蛋白在生理过程中的作用

金属离子在金属酶中起活性中心的作用

金属离子可参与调节体内正常生理功能

金属离子参与氧化还原过程

锌是构成多种蛋白质分子的必需元素

铜化合物有毒，但微量铜是必需元素

铁参加机体内血红蛋白、肌红蛋白、血红素类、辅助因子的构成并与其活性密切相关

钼是唯一属于元素周期表第五周期的生命必需元素

钴对铁的代谢、血红蛋白的合成和红细胞的发育成熟等有重要作用

铬是胰岛素参与作用的糖代谢和脂肪代谢过程必需的元素，也是正常胆固醇代谢的必需元素

锰是丙酮酸羧化酶、超氧化物歧化酶（SOD）、精氨酸酶等的组成成分，它还能激活羧化酶、磷酸化酶等，对动物的生长、发育、繁殖和内分泌有影响

硒是人体红细胞谷胱甘肽氧化酶的组成部分，可以运输大量氧分子来抑制恶性肿瘤，使癌细胞失活

多种元素在共存体系（如细胞）中，表现在生物学功能上，有时相互促进——协同作用；有时相互制约——拮抗作用

生命元素和生物无机化学的关系

生命元素

生物赖以生存的化学元素，也称生物的必需元素

非必需元素

有些元素存在与否和生命的延续无关

研究生命元素是生物无机化学的主要内容

生命元素

有毒元素

环境中的污染物，如铅、镉和汞等

微量元素

含量小于1×10²mg/kg的元素

宏量元素

体内含量大于1×10²mg/kg的元素

生物体内存在的宏量元素都是必需元素，通常分布在元素周期表（短表）的最上部分

人体内宏量元素有12种

O、C、H、N、Ca、P、S、K、Na、Cl、Mg、Si

它们在人体内的质量分数为0.9998，是人体的主要组成元素

必需微量元素

必需微量元素是维持人体正常生理功能或组织结构所必需的，它们在人体生物化学过程中起关键性作用

人体必需微量元素有14种

钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钼、锡、砷、硒、氟和碘

它们可作为酶、激素、维生素、核酸的成分，保持生命正常的代谢过程

人体的必需微量元素还有一定适宜的浓度范围，超过或低于这个范围都会引起疾病

伯特兰德最适营养浓度定律

不仅适用于植物，也适用于所有动物

铅、镉和汞的毒性

有毒金属元素通常总是占有周期表的右下角位置

铅

铅在自然界多以硫化物（方铅矿）形态存在，且常与锌、铜等元素共存

铅是大气的重金属污染物中毒性较大的一种

对人类来说，铅污染主要来源是食物，因铅中毒的常见途径是通过肠胃道吸收，而非呼吸道的吸收

铅中毒损害神经系统、造血系统和消化系统

其病状是机体免疫力降低、易疲倦、失眠、神经过敏、贫血和胃口差等

镉

镉在自然界中多以化合物存在，且含量很低

镉常与锌、铅等矿物共生，镉污染环境后，常通过食物链进入人体，可在生物体内富集，引起慢性中毒

镉与含羟基、氨基、巯基的蛋白质分子结合，能使许多酶系统受到抑制，影响其正常功能

汞

在自然界主要的含汞原矿是硫化汞（HgS，辰砂）及其多晶体偏硫化汞

可溶性无机汞盐毒性大，能引起中毒者肠胃腐蚀、肾衰竭并死亡

有机汞

汞与蛋白质中半胱氨酸残基的巯基相结合，改变蛋白质构象或抑制酶的活性，使酶的催化活性改变

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