化學與人類化學與人類生命健康Lifeisnothingbutelectrontransfer!第一節人體化學I.人體的化學組成單質：少量游離的氧氣和氮氣化合物：C、H、O組成的化合物（>90％）構成人體的化學物質水（H2O）:65%蛋白質脂肪核酸骨骼…膠體溶液（體液）體內的一切化學反應成年人身體平均含有以下元素PHNOClSCMgKCaFe磷1.0氫10.1氮3.0氧66.0氯0.15硫0.25碳17.5鎂0.05鉀0.36鈣1.5鐵(微量)700g7000g2100g45500g105g175g12060g35g245g1050g2.8g其它微量元素ZnCuSeMnMoCrCoNiSnAsVBIF…生命體中重要的化合物1.蛋白質：4.核酸2.脂肪3.糖有機物5.水6.各種無機鹽無機物有機大分子1：蛋白質基本構筑分子：20多種手性氨基酸分子量極大（萬～幾十萬）不會透出細胞膜、血管壁具有吸水性（保持細胞或血管內水分）—蛋白質膠體滲透壓具備對酸堿的緩沖作用三類蛋白質簡單蛋白質（白蛋白、球蛋白、硬蛋白）復合蛋白質(核蛋白、血紅蛋白、糖蛋白、酪蛋白)衍生蛋白質（水解或變性的蛋白）氨基酸通過肽鍵相連2：脂肪需要時輸送到各組織代謝——供給能量（釋放化學能，CO2+H2O）硬脂酸與（膽固）醇化合物發生酯化——酯類化合物（中和作用）不飽和脂肪酸與（膽固）醇化合物發生酯化——酯類化合物（可溶解膽固醇——中和、溶解）脂肪酸硬脂酸（飽和）軟脂酸（不飽和）油酸（不飽和）化學成分：

脂肪酸酯（三脂肪酸甘酯、腦磷脂、卵磷脂）不飽和脂肪酸：二十二碳六烯酸。英文縮寫是DHA。

"腦黃金"由于人體自身難以合成足夠的DHA補充大腦，故必須攝入DHA來彌補，否則將導致腦功能障礙，如記憶力下降和腦細胞間的信息傳遞能力下降、感觀衰退等。“腦白金"Melatonin，又稱松果體素或褪黑素。是人體大腦的松果體在夜間分泌的一種荷爾蒙，隨著年齡的增長，松果體素分泌減少，從而出現一系列的失眠、多夢、疲勞健忘等衰老癥狀，各種疾病亦隨之而來適當補充松果體素，可以防止老化、保持精神狀態更可改善睡眠、增強扺抗力和支持人體的免疫系統的功效。兒童服用褪黑素可能造成腦垂體技能紊亂，性腺發育受到抑制，影響正常發育3：糖淀粉水解產生葡萄糖。葡萄糖在人體血液中濃度0.1％。通過血液輸送到各組織，代謝產生能量。多余葡萄糖轉化為淀粉，貯存于人體（肝臟、肌肉）化學成分：單糖（葡萄糖）——多糖的基本單元多糖（纖維素、淀粉）單糖（D-吡喃葡萄糖）多糖糖的儲存庫：直鏈淀粉——糖苷鍵相互連接形成的線型聚合物4：核酸從細胞核中分離出來，具有酸性。核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）。組成和結構復雜。核酸完全水解——嘌呤堿、嘧啶堿、戊糖、磷酸等基本化學成分：含有磷酸（H3PO4）基團的高分子化合物。基本構筑分子：核苷酸核酸的基本單位——核苷酸S——糖；B——含氮的堿基；P——磷酸核苷酸通過磷酸基團相互連接生成多聚體RNA和DNA5：無機鹽無機鹽隨著年齡變化——年齡越大，無機鹽含量越高。胎兒：21.59g/kg成人：42.7g/kg主要存在于骨骼和牙齒6：水

很好的溶劑（很多物質溶于水，促進體內化學反應）化學變化越多——需要水越多牙質、骨骼、脂肪最不活動——需要水最少細胞內70％，組織液內20％，血漿內10％。人體中的化學反應人體中化學反應的特點：反應速度快反應完全反應條件溫和（37oC）在酶（蛋白質）的參與下完成糖代謝CO2+H2O人體內：37oC，完全代謝為CO2+H2O體外：幾百度(燃燒)蛋白質分解人體消化道內:37oC,1～2小時完成體外:100oC,一天造血、組織再生人體內:37oC,順利完成體外:無法進行一種催化劑不穩定(熱、酸、堿)專一性極強在人體環境中起作用（生理環境穩定）II.化學元素在人體中的作用27種生命元素14種金屬元素13種非金屬生命元素維持平衡平衡失調“ChemicalBalance”和諧健康疾病成年人身體平均含有以下元素PHNOClSCMgKCaFe磷1.0氫10.1氮3.0氧66.0氯0.15硫0.25碳17.5鎂0.05鉀0.36鈣1.5鐵(微量)700g7000g2100g45500g105g175g12060g35g245g1050g2.8g其它微量元素ZnCuSeMnMoCrCoNiSnAsVBIF…微量元素與人體健康元素日需要量(mg)生理作用缺乏癥狀過量危害存在食物鐵Fe10-15血紅蛋白成分,輸送O2、CO2;氧化還原酶反應中傳遞電子低血紅素,貧血,心悸,心動過速,指甲扁平鐵沉著,皮膚發黑肝臟,蛋黃，菠菜,黑木耳,血塊銅Cu2.5含與人體各種酶中;與Fe協同起氧化還原作用;形成人體黑色素低血色素性貧血;白化病沉積于肝腎、腦中即成威爾遜病同上鋅Zn15胰島素成分;多種酶的成分;促進傷口愈合發育障礙;免疫功能差;異食癖刺激腫瘤生長谷物、蔬菜、貝類鈷Co1-3維生素B12組成部分慢性貧血胸骨疼痛,惡心,嘔吐,神經性聾

蔬菜、肝臟鉬Mo痕量多種酶的輔助因子；減少人體對亞硝胺吸收增加‘癌癥發病率（亞硝胺有致癌性）谷物（鉬肥）鎘Cr5-10作用于胰細胞上胰島素的敏感部位易發糖尿病，冠心病，動脈硬化海藻、魚類、豆制品硒Se0.05-0.1谷胱甘肽過氧化物酶(細胞膜)必須成分;抑制腫瘤;視力敏銳(鷹:10倍）大骨節病；肝壞死；視力衰退；抑制癌癥發生脫發/脫甲癥，神經系統損害海產品，豬/牛腎氟F1-2骨骼、牙齒硬化齲齒，心肌障礙氟斑牙，氟骨癥海產品，茶葉碘I0.1-0.3甲狀腺素成分甲狀腺腫，智力障礙甲狀腺亢進海產品宏量元素與人體健康元素生理作用缺乏/過量危害存在食物鈣Ca磷PCa:牙和骨的重要組成；維持肌肉和神經的正常反應；血液凝結的激劑Ca隨尿液、糞便排除P隨尿液排除補充Ca、P時注意平衡骨、蛋、豆、乳(Ca、P;乳鈣最易吸收)蔬菜、堅果（Ca）肉、魚（P）井水、泉水（Ca）菠菜中的草酸與Ca2+結合成不溶性草酸鈣P:牙和骨的重要組成；細胞的磷脂（糖和脂肪代謝的必需物質）；核酸的組成；磷酸鹽（緩沖劑）維持酸堿度Ca、P在血液中有一定比例；Ca鹽需轉換為磷酸鈣被腸吸收血液中Ca過量：肌肉神經遲鈍

不足：過度敏感

酸、脂肪、膽鹽、維生素D等能幫助Ca和P的吸收：酸：使鈣溶解，生成磷酸鈣，易于被吸收。膽鹽：使磷酸鈣和其它鈣鹽的溶解度增加。脂肪：進一步促進膽鹽對磷酸鈣和其它鈣鹽的溶解度。維生素D：保持血液中的Ca和P的濃度，并存儲在骨骼中，使骨骼鈣化。血液中鈣骨骼中鈣甲狀腺激素分泌少甲狀腺激素分泌多宏量元素與人體健康元素生理作用缺乏危害過量危害鈉Na維持細胞外滲透壓、酸堿度頭暈，乏力；長期缺鈉易患心臟病和低鈉綜合癥。高溫工作者：飲料中加鹽(NaCl)腹瀉病人：注射生理鹽水骨癌、食道癌、膀胱癌發病率增加水腫（留存水由細胞外向內滲透）鉀K維持細胞內滲透壓、酸堿度增加鉀鹽攝入量：骨癌、食道癌、膀胱癌發病率下降攝入鉀鹽和鎂鹽代替鈉鹽：糖尿病、高血壓、骨質疏松癥有療效

氯Cl胃液鹽酸（HCl）的成分消化不良胃酸過多Na、K、Cl維持體內滲透壓、酸堿度、肌肉神經細胞的應激性物質。Na+、K+的平衡由腎上腺皮質激素調節(滯鈉排鉀)：分泌減少：腎排出Na+，保留過多K+Na+不足，滲透壓下降為保持滲透壓不變，排出水分血液變濃、變少血流速度慢尿量減少各種缺水癥狀III.維生素在人體中的作用維生素的特點與功能：人體需求量很小，但必不可少是有機化合物不是構成細胞組成的物質許多輔酶中含有維生素不是由體內內分泌腺分泌通過食物獲取或由腸內寄生細菌制造有14種世界公認的維生素（20多種）細胞發育受阻、停止、甚至死亡腳氣癥、壞血病、癩皮病、夜盲癥、軟骨病維生素缺乏脂溶性維生素水溶性維生素維生素A(A1,A2,胡蘿卜素)維生素D(D2,D4)維生素E(α,β,γ,δ-生育酚)維生素F(亞油酸、花生烯酸)維生素K維生素B（B1、B2、B6、B12、泛酸、葉酸，膽）維生素C（抗壞血酸）維生素P重要的維生素1：維生素A（A1、A2、胡蘿卜素）（脂溶）維生素A1（視黃醇）結構式不飽和醇溶解在油脂性溶劑中共軛雙鍵體系使其易于氧化（光照破壞）無氧條件下熱穩定性好維生素A2（脫氫視黃醇）結構式VA2生理作用與VA1相同，生理活性只有VA1的40％VA存在于魚肝油、魚子、肝臟、蛋黃、奶油等保存維生素A：避免接觸空氣，避免曬太陽。類胡蘿卜（VA原）素結構式（水解后可產生兩分子VA1）1.

感光：視紫紅質（視網膜色素）的成分2.

上皮細胞生長的必需物質維生素A的功能視紫紅質成分視黃質光缺乏：夜盲癥（弱光感受力差）上皮細胞萎縮表皮角質化（蟾皮病、眼干燥癥）易受感染（角質細胞無法很好保護下層組織）—感冒、肺炎抗癌作用缺乏：胡蘿卜番茄柑桔感光2：維生素D（脂溶）甾醇衍生物溶解在油脂性溶劑中一般容易得到足夠的VD維生素D原（麥角甾醇）紫外線維生素D的功能缺乏——軟骨病過量——組織鈣化（腎、心臟、支氣管內）促進小腸吸收鈣和磷，使血鈣和血磷濃度增加——磷酸鈣在骨骼沉積，骨骼鈣化。維生素D2（麥角鈣化醇）3：維生素E（脂溶）性質穩定——耐酸堿，無氧條件下耐200oC；有氧條件下，易被氧化。人體的抗氧化劑（食用油脂最理想的抗氧化劑）——抗衰老減輕毒物對人體器官的損害維生素E（α-生育酚）維生素E抗氧化機理（自身被犧牲）4：維生素B（B1、B2、其它）（水溶）粗米、粗面、花生、黃豆、肝、腎、牛肉、豬肉、雞蛋等微溶于水遇熱（100oC）、Cu2+分解維生素B1（硫胺素）維生素B1的功能缺乏—糖代謝不正常（神經受損）

—血液中丙酮酸濃度增高

—腸胃肌肉蠕動差，胃口欠佳，便秘

—腳氣病（神經炎）脫羧酶促進糖代謝的中間產物丙酮酸的氧化。B1＋磷酸焦硫酸磷胺脫羧酶

促進胃腸蠕動、消化液分泌、細胞代謝生長酵母、肝、腎、心臟、瘦肉、米糠、花生、菠菜等細胞核中谷類和蔬菜中B2必須蒸煮才能被釋放桔黃色固體，微溶水，遇堿、光破壞熱穩定性較好維生素B2（核黃素）維生素B2的功能缺乏—氧化代謝不正常

—皮炎、爛嘴角、地圖舌

—眼睛怕光、易流淚，角膜充血氧化還原酶的輔基成分（參與體內氧化還原反應）促進糖、脂肪、蛋白質代謝維持皮膚、粘膜和視覺的正常機能酵母、肝、牛肉、番茄、菠菜等中白色固體，微溶水，對熱、氧穩定煙酰胺功能缺乏—癩皮病（皮膚發炎、舌炎、胃口差、腹瀉、貧血、見光皮膚帶硬甲）

氧化輔酶（I、II）的成分正常細胞氧化作用的必需物質煙酰胺其它維生素B葉酸煙酸泛酸生物素肌醇膽堿骨髓紅細胞和白細胞的生長和分裂有關治療巨紅細胞貧血、抗癌皮膚粘膜病和神經系統疾病有關肌醇和膽堿還與脂肪分解有關（預防脂肪肝）4：維生素C（水溶）白色晶體，易溶于水（蔬菜、水果、橘子）（人體的垂體、腎上腺可儲存VC)極易被氧化，對熱、堿敏感；遇Cu2+更易分解煮菜不宜加熱太久（加蓋）、不用銅鍋、不宜加堿抗壞血酸抗壞血酸脫氫抗壞血酸2,3-二酮古羅糖酸[O][R]谷胱肝肽氧化還原的循環保證維生素C參與生理氧化還原維生素C的作用膠原纖維消失，基質解聚，血管通透性增強——“壞血病”（皮下出血、齒齦出血、關節內出血、貧血、抵抗力差…）制造膠原蛋白（粘聯細胞）的必須物質通過氧化還原反應在人體內起傳遞氫的作用促進細胞間質和組織的生成任何纖維組織的成膠質都需要維生素C的保護抑制人體內亞硝胺的生成（預防感冒、抗癌作用）維生素C缺乏不會引起中毒（隨尿液排出）形成“結石”的可能性增加維生素C過量5：維生素P（水溶）6：維生素K（脂溶）VC治療“壞血病”，必須存在黃酮提高毛細管強度維持毛細管滲透壓正常維生素P基本骨架黃酮黃烷酮黃酮醇維生素K（凝血維生素）人體不需要補充VK（腸腔內細菌可制造）新生兒應補充加速血液凝固，促進肝臟合成凝血酶原所需的因子第二節疾病、藥物與化學1.抗酸劑4.類固醇2.止解痛3.抗生素常用重要藥物（西藥）5.過敏和抗組胺藥1：抗酸劑（堿性化合物）胃壁分泌鹽酸（HCl）抑制細菌生長促進食物水解（酸性條件水解速度加快）胃粘膜細胞50萬/min更新胃酸（HCl）過多

人體胃內正常pH：1.2～3.0

攝入過多食物（pH下降）——不適化合物作用機理備注氧化鎂(MgO)MgO＋2H+

+Mg2+H2O白色無味氧化鎂乳液

(Mg(OH)2)Mg(OH)2＋2H+

Mg2++2H2O不愉快粉質感碳酸鈣(CaCO3)CaCO3＋2H+

Ca2++H2O+CO2漲氣碳酸氫鈉(NaHCO3)NaHCO3＋H+

Na++H2O+CO2漲氣氫氧化鋁

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

Al3++3H2O潔凈的膠體弱羥基鋁碳酸鈉(NaAl(OH)2CO3)(NaAl(OH)2CO3)+4H+

Na++Al3++3H2O+CO2pH<5檸檬酸鈉(Na3C6H5O3.2H2O)Na3C6H5O3.2H2O+3H+

3Na++C6H8O3.2H2O作用緩和常用抗酸(H+Cl-)化合物及機理2：止痛藥（鴉片、嗎啡、可待因、阿司匹林）鴉片：罌粟中提煉出的粘稠物，含20多種生物堿。其中10％為嗎啡，是鴉片最有效的成分。嗎啡（morphine）嗎啡（morphine）可待因（codeine，嗎啡單甲基醚）海洛因（heroine，乙酰化嗎啡）有醫用價值無醫用價值—“毒品”上癮性：codeine<morphine<herorine（藥物依賴性）嗎啡（morphine）嗎啡替代物（demerol，度冷丁）1975年，休斯等發現疼痛機理（中樞神經的特殊位置控制疼痛）脊椎動物自身可產生麻醉物質（enkephalino）長期服用止痛藥抑制或喪失人體自身的麻醉能力可卡因（cocaine，古柯堿；可從天然可卡植物中提取）普魯卡因（prcocaine）利度卡因（lidocaine）傳遞疼痛神經的阻斷物質阿司匹林

作用緩和、通用性較強的止痛藥不僅止痛，還是很好的退熱藥阿司匹林副作用傷害胃壁（未溶解的阿司匹林停留在胃壁上引起胃出血）吃藥時粉碎藥片已發展腸溶阿司匹林3：抗菌消炎藥（磺胺類藥、抗生素）消除由微生物引起的疾病能阻止其它微生物生長幫助白血球阻止細菌的繁殖抗菌消炎攻克疾病白血球抗體抗菌消炎藥作用（a）磺胺類抗菌消炎藥通式肺炎、腦膜炎、敗血癥等百浪多息(天然染料，Prontosil，1932年)對胺基苯磺酰胺磺胺類抗菌消炎殺菌原理：阻止細菌生長必須的維生素B——葉酸的合成細菌葉酸的合成：葉酸（VB）磺胺對人體副作用小（人體合成葉酸不需要對胺基苯甲酸）（b）青霉素（Penicillin，1928年）從藍綠色霉菌中提煉出來對動物細胞無毒，活性有選擇性。對葡萄球菌的殺菌機理：抑制細菌細胞壁的合成生產方法：生化發酵制備β-內酰胺（c）頭孢菌素（1945年）1945年布洛祖從海邊污泥中分離得到頭孢菌素C抗菌作用更強抗菌譜更廣可口服頭孢與青霉素合稱β-內酰胺抗生素（d）四環素族抗生素（1945年）從金黃色土壤中提煉出來副作用：土霉素殺滅人體正常存在的寄生細菌，導致腹瀉。兒童過量服用導致“四環素牙”金霉素四環素4：類固醇（激素類藥物）四環結構的類固醇化合物廣泛存在于動植物體內類固醇通式膽固醇通式人體可以自身合成或從食物中獲取膽固醇膽固醇在人體內的生化反應產生許多重要的類固醇體內膽固醇過量導致動脈硬化和膽結石可的松（膽固醇氧化產物：類固醇）(一種腎上腺皮質激素)治療關節炎抗過敏藥物雌激素：黃體酮（孕激素）雌二醇睪酮性激素雌酮避孕藥片（1960年）5：過敏和抗組胺劑引起過敏的物質是結構復雜的蛋白質、多糖或兩者結合物（MW>10000）“過敏介體”的活性化學結構（蕨草花粉）是干草熱、支氣管哮喘和其它過敏癥的元兇預防、避免接觸過敏源脫敏（昂貴、局部療效）藥物治療（阻斷IgE抗體與過敏源的作用治療(Histamine)派力苯薩明治療過敏的原理利用含有類似Histamine的有機胺占據原來Histamine在細胞上的位置，以阻斷Histamine的反應苯海拉明撲爾敏抗希斯特敏藥腎上腺素類固醇1.紫杉醇2.黃蒿粟天然藥物療效獨特副作用小1.紫杉醇從珍稀植物紅豆杉中提取出來生產1公斤最終產品，須處理3噸以上的紅豆杉枝葉天然抗癌藥物2.青蒿素從黃花蒿植物分離得到的含過氧鍵的萜內酯化合物對惡性瘧原蟲作用快，對人體毒性很低抗瘧效果更好抗瘧疾的先導化合物藥物風波“偉哥”的功與過1998年最轟動世界的上市藥物（美國輝瑞制藥）5000萬片/year1998年3-11月美國相關死亡人數130人與硝酸酯（降壓藥）藥物混合服用，導致嚴重低血壓——68%死亡率檸檬酸西地那非苯丙醇胺(PPA)（去麻黃素，人工合成物質）感冒藥風波緩解鼻塞、噴嚏、咳嗽2000年10月FDA將PPA列為不安全類藥物；11月停用含PPA的感冒藥具有增加出血性中風的副作用麻黃素美國FDA批準的唯一的非處方減肥藥“抑制食欲”“拜斯亭”沉浮1997年上市用于治療心血管疾病（降膽固醇、降血脂藥物）銷量：600萬/year2000年德國拜爾公司全球回收嚴重副作用：與另一種降血脂藥“吉非貝齊”合用易導致橫紋肌溶解的危險反應停(thalidomide)事件(S)-thalidomide(R)-thalidomide1953年瑞士Ciba藥廠首次合成了名為”反應停”的藥物1957年在前西德上市,以其鎮靜、催眠及鎮吐作用（用于改善睡眠和妊娠早期的惡心、嘔吐反應）1959年僅在聯邦德國就有近100萬人服用過反應停，月銷量達1噸20世紀最大的藥物性災難胎兒耳朵畸形和聽力缺失胎兒上肢缺失胎兒雙手呈海豹樣3指畸形胎兒拇指畸形大量嬰兒夭折1997年在美國重新上市，用于抗腫瘤，對多發性骨髓瘤、直腸癌有良好療效。成為具有新作用機制、多種治療用途、重新煥發活力的老藥。(S)-thalidomide(R)-thalidomide毒品與化學聯合國麻醉藥品委員會——指能使人成癮的藥物，種類很多，各國因流行種類不同而設定其范圍毒品的定義嗎啡型藥物（鴉片、嗎啡、可待因、海洛因和罌粟植物等）——最危險的毒品可卡因和可卡葉大麻安非他明、甲基苯丙胺（冰毒）等人工合成興奮劑安眠鎮靜劑，包括巴比妥藥物和安眠酮精神藥物，即安定類藥物種類（聯合國麻醉藥品委員會）毒品的四個共同特征不可抗力：強制性地連續使用該藥，并不擇手段地去獲得連續使用有不斷加大劑量的趨勢對該藥產生精神依賴性及軀體依賴性，斷藥后產生戒斷癥狀對個人、家庭和社會都會產生危害后果吸毒對人體的三大危害身體依賴性：使人體體能產生適應性改變，形成在藥物作用下的新平衡狀態精神依賴性：對毒品的依賴性難以消除毒品毀壞人的神經中樞等；感染性疾病1.嗎啡型毒品罌粟：本身不是毒品，但從中可得到鴉片、嗎啡、可待因、海洛因等毒品。一種一年生的栽培植物種植在海拔高300至1700米的地方蒴果大小形狀與雞蛋相似罌粟的干燥果殼（罌粟殼，大煙殼）是一種中藥，久服成癮鴉片（初級毒品）：生鴉片嗎啡類生物堿罌粟堿類生物堿鹽酸那可汀類生物堿嗎啡可待因蒂巴因10-15%1-3%0.2%0.5-1%3-8%生鴉片蒴果的壁體中有一種乳白色的汁，收集的這種汁液經自然風化變成深褐色具有強烈的、令人作嘔的氣味，味很苦熟鴉片生鴉片經過燒煮和發酵后，制成條狀、板片狀或塊狀吸食時可發出強烈的香甜氣味嗎啡：嗎啡（morphine）1806年法國化學家F·澤爾蒂納首次從鴉片中分離出來（1952年人工合成）希臘神話中的睡眠之神嗎啡斯(Morphus)有強大的止痛作用，對各種疼痛都有鎮痛效果嗎啡中毒致死直接原因——抑制呼吸(少至每分鐘2-4次，甚至出現呼吸麻痹)同樣計量下，注射嗎啡的效果比吸食鴉片強烈10-20倍成癮快：連續用藥一周以上即可上癮海洛因（heroine，乙酰化嗎啡）海洛因（“世界毒品之王”）：海洛因成癮最快，毒性最烈