科普知识：化学与健康

2008年诺贝尔化学奖发现并发展了绿色荧光蛋白 (green fluorescent protein, GFP)

加利福尼亚大学圣迭 戈分校的钱永健 (Roger Y. Tsien)

哥伦比亚大学的 马丁· 沙尔菲 (Martin Chalfie)

美国伍兹霍尔海洋研 究所的科学家下村修 (Osamu Shimomura)

用绿色荧 光蛋白标 记的实验 鼠 绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)最初足从维多 利亚多管水母(Aequoria victoria)中发现的发光蛋白[1]。天 然GFP的生色团由65—67位Ser-Tyr-Gly的氨基酸残基组成,

并经环化和脱氢形成一个咪唑环[2]。其最大激发峰为395nm,在475 nm处有一副激发峰,最大发射峰位于510nm。 gfp作为一种新型的报告基因具有许多优越性:首先它分子量 较小,只编码238个氨基酸的多肽,对细胞没有毒 。

下村修和同伴在从一种特殊水母中提取水母素时，偶然 发现一种在紫外光下发强烈绿色的蛋白。这就是现在大红大

紫的绿色荧光蛋白。马丁· 沙尔菲在接下来的研究中指出，水母素和绿色荧光 蛋白发光原理不同。水母素仍是荧光酶的一种，需要荧光素

才能发光。而绿色荧光蛋白本身就能发光。这意味着，绿色荧光蛋白可以很方便地被植入生物体内，作为一种指示剂， 跟踪和判断生物细胞的分子变化。 钱永健改造绿色荧光蛋白取得多项成果，世界上目前使 用的荧光蛋白大多是钱永健实验室改造后的变种。现在的荧 光蛋白不仅荧光更强，而且除绿色外，还可以呈黄色、蓝色， 有的还可激活变色。

化学与健康第一节 人体中的物质组成 第二节 化学与人体健康 第三节 食品中的化学品

第一节 人体中的物质组成一、人体中的化学元素共有37种化学元素，其中25 种是生命必须元素，

C, H, O, N, S, P, Ca, K, Na, Cl, Mg, Si, Fe, F, Zn,Cu, Se, Sn, I, Mn, Ni, Mo, Cr, Cs, V

1、常量元素: 在人体中含量超过0.01%的元素共11种， C, H, O, N, S, P, Ca, K, Na, Cl, Mg

碳： 氢： 氧： 氮：

脂肪、蛋白质、糖类，以CO2形式排出 H2O水 呼吸，CO 氨基酸、蛋白质、DNA,RNA

钾、钠、氯Na+、 K+ 、Cl+ 控制细胞、组织液和血液的

电解平衡，以保持体液的正常流通和控制体内的酸

碱平衡，氯是胃酸的主要成分。缺钠易患心脏病，钠含量过高，易患高血压，致

癌.

缺钾

全身无力、疲乏、心跳减弱、头昏眼花，

严重缺钾还会导致呼吸肌麻痹死亡。此外，低钾会

使胃肠蠕动减慢，导致肠麻痹，加重厌食，出现恶心、呕吐、腹胀等症状。临床医学资料还证明，中

暑者均有血钾降低现象。补充各种水果，香蕉、柑橘等。

夏季，城里很多人出门都习惯于带一瓶纯净水；而在农村，人们外出劳动时喜欢喝的却是茶水。

虽然两者都能补充因大

量出汗而丢失的水分，但是它们的作用却不尽相同。饮茶不仅能解渴

而且能消除疲乏。为什么饮茶能消除疲乏呢？原因是夏季人体容易缺钾，缺钾会使人感到倦

怠疲乏，而茶叶中刚好含有丰富的钾。

钙、磷钙 人体骨骼、牙齿、指甲等的主要元素之一。

以游离的Ca2+或无机盐羟磷石灰

3[Ca3(PO4)2Ca(OH)2]的形式存在，前者与钠钾离子有类似的作用，后者与蛋白质结合成钙结合蛋白。

缺钙易造成骨疼、背疼、骨折等后果。

磷

人体骨骼、牙齿、指甲等的主要元素之一。

以无机盐羟磷石灰[3Ca3(PO4)2Ca(OH)2]的形式存在，

也是构成ATP(三磷酸腺苷)能量分子，是生物合成和能量代谢所必须的重要组成成分，是生命物质

核酸、蛋白质的主控因子。

2、微量元素: 在人体中含量低于0.01%的元素共14种， F, I, Fe, Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Se, Sn, Cr,

Si, Ni, V,其中10种为金属元素。铁 人体内的铁有70%存在于血红蛋白和肌红蛋

白内，25%以铁蛋白形式分布在肝、肾、骨髓中，一小部分铁是氧化酶的辅助因子。当血液中铁蛋白

浓度达200 mg/L时，心脏病发病率会高出三倍。因为过剩的铁促进自由基的形成，而自由基会损害动

脉壁细胞，也会损伤心肌。

锌

锌广泛存在于人体组织如骨骼、肌肉、皮肤、

头发、血液、内脏之中，是几十种酶包括DNA聚合酶的组成物质。胰岛素，唾液蛋白、转铁蛋白也有

锌的结合。锌的主要作用是：A、维持细胞正常分裂。人体的生长过程主要就是

细胞不断分裂的过程。缺锌妨碍软骨生长极易造成儿童发育不良，身材矮小，甚至导致侏儒症。

B、促进免疫细胞特别是T细胞的生长，提高免疫力。

C、促进维生素A的吸收，帮助维生素A从肝脏转移到

血液中并到达所需的器官，如眼睛等，眼睛需要维生素A,视网膜中含有大量的锌，因此，补锌对提高视

力有作用。D、前列腺含有大量的锌。美国医生临床证实补锌可

以防治前列腺肥大和性功能衰退。E、锌可维持正常的味觉和食欲。缺锌会引起味觉异

常，食欲下降，会引起儿童异食癖，加重发育停滞。动物的瘦肉、肝脏、蛋类及牡蛎等

硒

在酶系统和血液正常机能运转中发挥着重要

作用,使人体免疫力增强\抑制肝肿瘤以及乳腺肿瘤的发生,并对人体内白血球的杀菌能力有很大的影响。

缺硒 使人体内白血球的杀菌能力降低 ，克山病(生育期妇女和学龄前儿童)、大骨节病(儿童和

青少年)硒过量 头发脱落，双目失明甚至死亡。

鱼类、虾类等水产品，其次为动物的心、肾、肝。蔬菜中含量最高的为金花菜、荠菜、大蒜、蘑菇。

碘

甲状腺球蛋白是一种含碘的蛋白质

,一旦人

需要就会很快水解为有活性的甲状腺素，一种含碘的氨基酸，能促进体内物质和能量的代谢、促进身

体生长发育、提高神经系统的兴奋性等生理功能。缺碘 甲状腺素的合成受到影响，使得甲状腺组织

产生代偿性增生，形成甲状腺肿(大脖子病)。克汀病(主要是儿童，胚胎期和新生儿期缺碘)

碘过量 甲状腺肿

铬

参与糖和脂类的代谢，作用在细胞膜上胰岛

素的敏感部位，能增强体内胰岛素的作用，对糖尿 病患者有一定治疗作用。

缺铬 影响视力。铬 致癌

糙米、全麦片、小米、玉米、粗制红糖。

氟

强壮骨骼和牙齿。

缺氟 龋齿，牙齿的主要成分羟磷灰石 [Ca5(PO4)3

(OH)],氟充足时，氟磷灰石[CaF2 Ca3(PO4)2],牙釉质 。

氟过量 氟斑牙，氟过多防碍了牙齿钙化酶活性，牙齿钙化不能正常进行，色素在牙釉质表面沉着。

铜

制造红细胞和机体氧化还原体系中有效的催

化剂；参与构成皮肤、头发等器官，能使身体更好

的利用铁。缺铜 视力减退、骨骼生成障碍、贫血等 。

铜过量 抑郁、烦躁、呕吐、神经质、关节与肌肉疼痛。

来源：杏仁、大蒜、柑橘、大豆等。

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