第五章重要讲义的生命元素
最新版全国成人高考专升本_生态学基础第五章生态系统第三节
第五章生态系统第三节生态系统的物质循环一、生物地球化学循环生物地球化学循环是指各种化学元素在不同层次、不同大小的生态系统内,乃至生物圈里,沿着特定的途径从环境到生物体,又从生物体再回归到环境,不断地进行着流动和循环的过程。
1.生物地球化学循环的库库是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量的某种化合物所构成的。
对于某一种元素而言,存在一个或多个主要的蓄库。
在库里,该元素的数量远远超过正常结合在生命系统中的数量,并且通常只能缓慢地将该元素从蓄库中放出。
物质在生态系统中的循环实际上是在库与库之间彼此流通的。
在一个具体的水生生态系统中,磷在水体中的含量是一个库,在浮游生物体内的磷含量是第二个库,而在底泥中的磷含量又是另一个库,磷在库与库之间的转移(浮游生物对水中磷吸收以及生物死亡后残体下沉到水底,底泥中的磷又缓慢释放到水中)就构成了该生态系统中的磷循环。
2.生物地球化学循环的速度为了表现物质循环的快慢,常用周转率和周转期两个重要指标。
周转率是指系统达到稳定状态后,某一组分中的物质在单位时间内所流出的量或流入的量占库存总量的分数值。
周转期是库中物质全部更换平均需要的时间,也是周转率的倒数。
物质的周转率用于生物库的更新称为更新率。
某段时间末期,生物的现存量相当于库存量;在该段时间内,生物的生长量相当于物质的输入量。
不同生物的更新率相差悬殊,一年生植物当生育期结束时的生物的最大现存量与年生长量大体相等,更新率接近l,更新期为1年。
森林的现存量是经过几十年甚至几百年积累起来的,所以比年净生产量大得多。
如某一森林的现存量为324t/hm2,年净生产量为28.6t /hm2,其更新率为28.6/324,即0.088,更新期约11.3年。
至于浮游生物,由于代谢率高,生物现存量常常是很低的,但却有着较高的年生产量,如某一水体中浮游生物的现存量为0.07t/hm2,年净生产量为4.1t/hm2,其更新率为4.1/0.07,即59,更新期只有6.23天。
《农业生态学》第五章物质循环
物质循环的库可分为两大类:
3.流(flow)
• 能量和物质通过食物链形成的转移运 动状态,称为流。
• 生态系统中主要流有物质流、能量流 和信息流。
• 农业生态系统要获得高的生产力,就 要使系统内的能量和物质的流量大, 流速快且畅通无阻。
19世纪争土地,20世纪争石油,21世纪争水 以色列和叙利亚
严重干旱小船无法下水 美国干旱西部土壤龟裂
(二)中国水资源状况
• 中国水资源总量居世界第6位。 • 人均2600m3,相当于世界人均的1/4,列世
界第88位,已被列为世界贫水国之一。
人均水资源量 m3 大于10000 5000~10000 1000~5000
球性质,是闭合性循环。 •①大气中的CO2通过生物圈的光合和呼吸作
用约400年循环一次。 •②O2通过生物代谢,2000年循环一次。 •③水圈(包括占地球表面71%的海洋)中的
水,通过生物圈的吸收、排泄、蒸腾,每当 200万年才循环一次。 •④至于由岩石土壤圈风化出的矿物元素循环 一次则需要更长时间,甚至要经过几亿年。
径流37 ×103
海
降水 324 ×103
洋
1350×106
单位:km3
(二)水循环特点
三、水资源现状
• (一)世界的水资源危机
• 1.全球水资源分布不均;
1/3人口缺水, 发展中国家居多,例如非洲中东 和中亚大部分地区
• 2.随着人口增长,缺水趋势更为明显; • 3.国家之间因为争夺水资源而发生纠纷.
土壤水
50 ×103
800米地下水 3000 ×103
更深地下水
3000 ×103
06-生命元素
目前认为人体必须的微量元素有14种:铁、铜、锌、钴、 锰、铬、硒、碘、镍、氟、钼、钒、锡、砷。
人们对微量元素的认识有较长的过程。铁是最早发现的必 需微量元素,接着是碘。
3、微量元素的生理功能
人体内的微量元素虽然含量很少,但对人体健康 起着重要的作用。 它们做为酶、激素、维生素、核酸的成分,参与 生命的代谢过程。
铬(Cr)
Cr:3d54s1; 四周期,VI B。 24
胰岛素参与作用的糖代谢和脂肪代谢过程必须元素, 正常胆固醇代谢的必须元素。 【缺铬】 血脂和胆固醇含量增加。 糖耐受量受损,严重时出现糖尿病和动脉粥样硬化。 六价Cr(CrO42-)有毒,公认致癌物质。
钼(Mo)
5 1 42Mo:4d 5s ,五周期,VI B;有稳定的V和VI 高氧化态,以MoO42-的形式存在生命体内。
(3) 输送元素的作用 某些微量元素在体内有输送普通元素的作用。
铁是血红蛋白中氧的携带者,没有铁就不能合成 血红蛋白,氧就无法输送,组织细胞就不能进行新 陈代谢,机体就不能生存。
(4) 调节体液渗透压和酸碱平衡
微量元素在体液内,与钾、钠、钙、镁等离
子协同,可起调节渗透压和体液酸碱度的作用,
保持人体的生理功能正常进行。
(4) 氧(O)、硫(S)
8O:1s 1
2s2 2p4,第二周期,VI A。
S: 3s2 3p4 16 Se: 4s2 4p4 34
52Te: 84Po:
5s2 5p4 5s2 5p4
最外层6个电子,易结合2个电子;
由上到下:非金属性减弱,金属性增强。
(5) 钙(Ca)、镁(Mg)
4Be:
2s2,II A。
二、重金属元素
1974年以来,陕西华县龙岭村一直被癌症的阴影所笼罩。
《无机及分析化学》教学大纲
《无机及分析化学》教学大纲篇一:《无机及分析化学》教学大纲《无机及分析化学》教学大纲课程名称:无机及分析化学课程编号:课程类别:专业基础课/必修课学时/学分:48/3开设学期:第一学期开设单位:化学与化工学院说明一、课程性质与说明1.课程性质专业基础课/必修课2.课程说明《无机及分析化学》是全国高等农业院校“十五”规划教材,也是农学、园艺、生物等专业的必修基础课,是上述专业学生学习的第一门基础化学课程。
本课程在元素周期律、原子和分子结构理论及四大平衡(酸碱平衡、沉淀平衡、氧化还原平衡和配位平衡)原理的基础上,讨论重要元素及其化合物的结构、组成、性质、变化规律及其含量测定的理论和方法。
上述内容与相关专业对化学基础的要求相结合,为学生学习后继课程、写作毕业论文及从事专业实践打下必要的基础。
二、教学目标1.理解分散系、物质结构、化学反应速率和化学平衡等无机化学的基本概念、基础理论。
2.理解酸碱滴定法、沉淀滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法和吸光光度法等分析化学的基本原理,初步掌握定量分析的常用测定方法。
3.掌握定量分析基本计算方法,能正确表示定量分析结果。
4.培养学生具有初步解决化学问题的能力并且养成严谨细致、实事求是的科学作风。
三、学时分配表章序章题讲授学时实验学时辅导学时自学学时小计1溶液和胶体42化学反应速率23化学热力学基础及化学平衡74物质结构基础55酸碱平衡与沉淀溶解平衡56配位化合物47氧化还原反应68重要的生命元素自学9分析化学概论610滴定分析法611重量分析法自学12吸光光度法413电势分析法自学合计48 四、教学教法建议本课程教学应在充分了解中学化学教学内容的基础上展开,既要注意与中学教学内容的衔接,又要注意避免不必要的重复。
对于已习惯中学教学的新生一时难以适应大学化学学习的情况,教师在本课程教学开始就应注意学习方法的指导和教学内容的精炼,以使学生尽快适应。
每章讲完之后应及时小结重点,以助学生理清思路,及时消化。
第五章 农业生态系统的物质循环
第五章农业生态系统的物质循环Chapter 5 Nutrient Cycle in Agroecosystem物质循环指生态系统的一切物质,包括有机物、无机物、化学元素和水(作为介质)在生物与环境不同组分间的频繁转移和循环流动。
▪第一节农业生态系统物流的一般特点▪第二节水循环▪第三节碳流动▪第四节氮流动▪第五节磷流动▪第六节钾流动▪第七节硫流动▪第八节农业生态系统的养分循环▪第九节污染物对农业生态系统的影响及其利用第一节生态系统物流的一般特点•一、生命活动中的营养元素1. 基本元素: >1% : C 、 O 、 H 、 N 、 K2. 大量元素: 0.1-1%: Ca 、 Mg 、 P 、 S 、 Cl 、 Fe 、 Cu3. 微量元素: <0.1% : Al 、 B 、 Br 、 F 、 I 、 Mn 、 Mo 、 Si 、 Zn 等•二、物质循环的库与流1. 库:物质在运动过程中被暂时固定、贮存的场所。
( 1 )贮存库 (storing sink) :容积较大,交换慢,一般为环境库。
如土壤库、大气库、水体库等( 2 )交换库 (exchange sink) :容积小,交换快,一般为生物库。
如植物库、动物库等。
2. 流:物质在库与库之间的转移运动状态。
生态系统中的能流、物流、信息流使生态系统中各组分联系起来。
•三、物质循环的特征物质循环在生态系统中是时刻进行的,并与能量流动紧密结合在一起,它们把各个组分有机地结合在一起,共同构成及其复杂的能量流动与物质循环网络系统,从而维持了生态系统的存在。
物质循环是双向流动,而能量流动则是单向的,是不可逆的。
1 . 生物量 (biomass) 与现存量生物量:某一时刻,单位面积或体积内积存的有机物质总量。
生物量又可叫现存量 = 生产量 + 减少量。
净生产量 = 总生产量 - 呼吸量。
2. 周转率 (turnover ratio,R) 与周转期 (Turnover time,T)R=FI/S=FO/SFI 流入量 FO 流出量 S 库存量 T=1/R 物质更换所需要的时间。
中考化学专题复习生命必需元素教案湘教版
中考化学专题复习生命必需元素教案湘教版第一章:绪论1.1 教学目标让学生了解生命必需元素的概念及其重要性。
让学生掌握生命必需元素的基本特征和分类。
1.2 教学内容生命必需元素的概念与重要性。
生命必需元素的分类及其特点。
1.3 教学方法采用讲授法,讲解生命必需元素的概念和重要性。
采用案例分析法,分析不同生命必需元素的特点和作用。
第二章:碳水化合物2.1 教学目标让学生了解碳水化合物的概念、分类和功能。
让学生掌握碳水化合物的代谢过程。
2.2 教学内容碳水化合物的概念、分类和功能。
碳水化合物的代谢过程。
2.3 教学方法采用讲授法,讲解碳水化合物的概念、分类和功能。
采用实验演示法,展示碳水化合物的代谢过程。
第三章:蛋白质3.1 教学目标让学生了解蛋白质的概念、分类和功能。
让学生掌握蛋白质的代谢过程。
3.2 教学内容蛋白质的概念、分类和功能。
蛋白质的代谢过程。
3.3 教学方法采用讲授法,讲解蛋白质的概念、分类和功能。
采用实验演示法,展示蛋白质的代谢过程。
第四章:脂肪4.1 教学目标让学生了解脂肪的概念、分类和功能。
让学生掌握脂肪的代谢过程。
4.2 教学内容脂肪的概念、分类和功能。
脂肪的代谢过程。
4.3 教学方法采用讲授法,讲解脂肪的概念、分类和功能。
采用实验演示法,展示脂肪的代谢过程。
第五章:无机盐5.1 教学目标让学生了解无机盐的概念、分类和功能。
让学生掌握无机盐的代谢过程。
5.2 教学内容无机盐的概念、分类和功能。
无机盐的代谢过程。
5.3 教学方法采用讲授法,讲解无机盐的概念、分类和功能。
采用实验演示法,展示无机盐的代谢过程。
第六章:微量元素6.1 教学目标让学生了解微量元素的概念、分类和功能。
让学生掌握微量元素的摄入途径和作用。
6.2 教学内容微量元素的概念、分类和功能。
微量元素的摄入途径和作用。
6.3 教学方法采用讲授法,讲解微量元素的概念、分类和功能。
采用案例分析法,分析微量元素的摄入途径和作用。
中国农业大学植物生理学本科课件 第五章 植物的矿质营养和植物对氮、硫、磷的同化
• Iron • Zinc • Iodine - not essential for plants • Selenium - not essential for plants • Vitamin A - not essential for plants
Micronutrient deficiency in 190 soils worldwide
Macronutrients can also be deficient in foods
Malformation in children due to insufficient Calcium in diets.
一般认为不可再利
苹
用,但也有研究表明
果
有一定程度的移动性。
黄
缺 Fe 时,幼叶发黄,
叶
如华北地区果树的
病
“黄叶病”。
Iron (Fe) Deficiency Symptoms
1
2
3
4
A
B
1-Piggyback Plant, 2- Petunia, 3-Silver Maple, 4-Rose (A-normal, B-Fe-deficient)
1.01
6
碳
C
CO2
12.01
45
氧
O
O2,H2O
16.00
45
氮
N
NO3-,NH4+
14.01
1.5
钾
K
K+
39.10
1.0
钙 镁 磷 硫 微量元素 氯 铁 硼 锰 锌 铜 镍 钼
Ca
组成生命的化学元素有多重要?
组成生命的化学元素有多重要?你听到的、看到的、闻到的、尝到的、摸到的一切都与化学物质有关。
听觉、视觉、味觉和触觉都涉及你体内一系列复杂的化学反应和相互作用。
小编在这里整理了相关知识,快来学习学习吧!组成生命的化学元素有多重要?一人体元素简介人体和地球一样,都是由各种化学元素组成的。
到目前为止,人类已知112种元素,在我们的身体中就能找到60余种。
根据元素在机体内的含量,我们将人体所必需的化学元素分为两类:一类为常量元素,另一类为微量元素。
含量占人体总重量万分之一以上称常量元素;含量占人体总量万分之一以下称微量元素或痕量元素。
宏量元素有11种,按含量从高到低排列为氧、碳、氢、钙、氮、磷、钾、硫、钠、氯和镁,其中氧占65%,而镁仅为0.05%,它们对人体的重要性是不言而喻的,如氧、碳、氢是构成人体各种器官的主要元素;钙是骨骼形成的主导元素;磷是构成卵磷脂的关键元素,卵磷脂是脑思维活动中的一种重要物质,是制约智力发展的物质因素,它广泛存在于禽蛋和植物的种子中;氮是蛋白质、氨基酸里的核心元素,人们通过食入蛋白质来补充所需的元素……。
微量元素指人体所需要量很少,但不可或缺的一些元素,根据机体对微量元素的需要情况又分为必需微量元素和非必需微量元素。
维持人体正常生命活动不可缺少的元素称为必需微量元素,目前多数人公认的必需微量元素包括铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钴(Co)、钼(Mo)、锰(Mn)、钒(V)、锡(Sn)、硅(Si)、硒(Se)、碘(I)、氟(F)、镍(Ni)13种。
目前尚未明确其生物学作用亦未发现有毒性的元素称为非必需微量元素。
二人体元素的作用1 微量元素人体中的微量元素溶融在人体的血液里。
如果缺少了这样那样的微量元素,人就会得病,甚至导致死亡。
正常人每天都要摄取各种有益于身体的微量元素。
即:铁、锌、铜、锰、碘、钴、锶、铬、硒等微量元素。
微量元素虽然在人体中需求量很低,但其作用却非常大。
【铁】铁在人体中含量约为4~5 g。
植物生理学精品讲义——第五章植物矿质营养——考研必备
植物生理学精品讲义第五章植物矿质营养【目的要求】学习本章的目的重点在于了解矿质营养对植物的生命活动及其生长发育的重要作用;植物根系对土壤中矿质营的吸收利用及其体内运输;各种因素对植物吸收利用矿质营的影响。
在了解植物需肥规律的基础上,力争做到合理施肥,以夺取农业生的丰产丰收。
【重点】1、矿质元素的吸收、运输2、无机养料的同化3、合理施肥的生理学基础【难点】1、矿质元素的吸收、运输2、无机养料的同化第一节植物必需的矿质元素一、植物体内的元素植物灰分含量因不同植物、器官及不同环境的影响而异,一般水生植物的灰分含量最低,约占干重的1%;而盐生植物则最高,可达45%以上;大部分中生植物为5%~15%。
不同器官之间,以叶子的灰分含量最高;老年的植株或部位的含量大于幼年的植株或部位。
环境条件对植物灰分含量有很大影响,凡在养分含量较高,质地良好的土壤中栽培的作物其灰分含量都较高。
植物体内的矿质元素种类很多,已发现60种以上的元素存在于不同植物中,其中较普遍的有十余种。
二、植物必需的矿质元素及其确定方法根据人工培养的结果,要确定哪些元素是植物必需的有几条标准:(1)如无该元素则植物生长发育不正常,不能完成其生活史;(2)植物缺乏该元素时呈现出特有的病症,而加入该元素后则逐渐转向正常,且其功能不能用其他元素代替;(3)对植物营养的功能是直接的而非由于改善了土壤或培养基条件所致。
根据植物对必需元素需要量的多少,可将必需元素分为大量元素(氮、磷、钾、钙、镁、硫)及微量元素(铁、硼、锰、锌、铜、钼、氯、钠)两大类。
这两类元素都是植物正常生长发育不可缺少的,只是其需要量不同而已。
用含有一定量植物所需养分的水溶液培养植物的方法称为溶液培养法或水培法;也可在石英砂或蛭石中加入溶液进行培养,这种方法称为砂培法;砂培中的砂只起固定植物的作用,必需养分仍由溶液提供。
三、植物各种必需的矿质元素的生理作用及其缺乏病症(一)大量元素1.氮氮是蛋白质、核酸和磷脂的组成成分,故为各种细胞器及新细胞形成所必需。
高中生物必修一第五章知识点归纳
高中生物必修一第五章知识点归纳高一生物必修一的学习,是大家进行高中生物学习的基础,所以同学们必须学好这部分知识,打好生物学习的坚实基础下面就让店铺给大家分享一些高中生物必修一第五章知识点归纳吧,希望能对你有帮助!高中生物必修一第五章知识点归纳篇一1、生命系统的结构层次依次为:细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统细胞是生物体结构和功能的基本单位;地球上最基本的生命系统是细胞2、光学显微镜的操作步骤:对光→低倍物镜观察→移动视野中央(偏哪移哪)→高倍物镜观察:①只能调节细准焦螺旋;②调节大光圈、凹面镜3、原核细胞与真核细胞根本区别为:有无核膜为界限的细胞核①原核细胞:无核膜,无染色体,如大肠杆菌等细菌、蓝藻②真核细胞:有核膜,有染色体,如酵母菌,各种动物注:病毒无细胞结构,但有DNA或RNA4、蓝藻是原核生物,自养生物5、真核细胞与原核细胞统一性体现在二者均有细胞膜和细胞质6、细胞学说建立者是施莱登和施旺,细胞学说建立揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性。
细胞学说建立过程,是一个在科学探究中开拓、继承、修正和发展的过程,充满耐人寻味的曲折7、组成细胞(生物界)和无机自然界的化学元素种类大体相同,含量不同8、组成细胞的元素①大量无素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg②微量无素:Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu③主要元素:C、H、O、N、P、S④基本元素:C⑤细胞干重中,含量最多元素为C,鲜重中含最最多元素为O9、生物(如沙漠中仙人掌)鲜重中,含量最多化合物为水,干重中含量最多的化合物为蛋白质。
10、(1)还原糖(葡萄糖、果糖、麦芽糖)可与斐林试剂反应生成砖红色沉淀;脂肪可苏丹III染成橘黄色(或被苏丹IV染成红色);淀粉(多糖)遇碘变蓝色;蛋白质与双缩脲试剂产生紫色反应。
(2)还原糖鉴定材料不能选用甘蔗(3)斐林试剂必须现配现用(与双缩脲试剂不同,双缩脲试剂先加A 液,再加B液)11、蛋白质的基本组成单位是氨基酸,氨基酸结构通式为NH2—C—COOH,各种氨基酸的区H别在于R基的不同。
生命源动力元素课件ppt
洗涤剂
个人护理用品
用于生产个人护理用品,如口腔护理 产品、洗发水等,满足消费者的日常 护理需求。
用于生产各类洗涤剂,如洗衣粉、洗 手液等,提高清洁效果和环保性。
04
生命源动力元素的未来发展
新技术的应用
人工智能
利用AI技术对生命源动力元素进 行智能分析和优化,提高生产效
率和产品质量。
物联网
通过物联网技术实现生命源动力元 素生产、运输、使用等全过程的实 时监控和数据共享。
生命源动力元素的种类
碳、氢、氧、氮
这些元素是构成生物体的基本元 素,参与了生物体的各种生物化 学反应,如糖酵解、三羧酸循环 等。
磷、硫
这些元素是构成核酸、蛋白质等 生物大分子的基本组成部分,对 生命的遗传和代谢具有重要影响 。
02
生命源动力元素的特性
稳定性
总结词
稳定性是生命源动力元素的基本特性之一,它决定了元素在各种环境条件下的 稳定性和持久性。
生命源动力元素在生命体中发挥着至关重要的作用,它们是 构成蛋白质、核酸、酶等生物大分子的基本组成部分,对生 命的遗传、代谢和发育等过程具有重要影响。
生命源动力元素的重要性
生命源动力元素是维持生命体正常生理功能所必需的,缺乏这些元素会导致各种 疾病和生长发育障碍。
生命源动力元素在生物体内发挥着重要的生物化学反应,参与了能量代谢、信号 转导、细胞增殖等过程,对维持生命体的健康和稳定具有重要作用。
安全性
总结词
安全性是评价生命源动力元素对生物体健康影响的重 要指标之一,它涉及到元素在生物体内的吸收、分布 、代谢和排泄等过程。
详细描述
生命源动力元素的摄入量对生物体的健康状况和生理 功能有着重要影响。适量的摄入可以满足生物体对元 素的需求,维持正常的生理功能;而过量或缺乏则可 能导致一系列健康问题。因此,了解生命源动力元素 的摄入量、分布和排泄情况,对于保障生物体的健康 具有重要的意义。同时,了解生命源动力元素的安全 性也是评价其生物学意义和应用价值的重要依据。
构成生命的元素PPT课件
三、组成生命的化学元素
化学元素对生物体正常的生命活 动有着非常重要的作用。那么,哪些 化学元素是构成生物体所必需的呢?
数据分析 下面是玉米和人体细胞的元素组成,分析表中的
数据,并思考下列问题:
细胞的元素组成
(细胞干重质量分数/%)
一、有关生物体由来的几大理论
1、神创论与生命起源
神创论又叫特创论、神造论。是指一个政 治教义,此教义是某一特定宗教为基础的信仰 起源,并且有效和优越于其他信仰体系。特创 论不是一种理论,而是以宗教信仰为基础的政 治教义;并用于解释生命起源。
神创论认为,世界上的生物都是神创造 的,生物体是由某种特殊物质组成的。
有些元素在生物体内的含量非常少, 甚至不容易被测出,这是否说明这些元 素对生物的意义不大,有没有它都不会 影响生物的生活?
三、生物界和非生物界的统一性和差异性
元素
部分元 素含量 (%)
地壳 细胞
C
H
O
N
0.087 0.76 48.60 0.03
18.0 10.0 65.0 3.0
地壳和细胞中部分元素含量表
2、唯物论与生命起源
唯物论,又叫唯物主义,哲学理论。肯定世 界的基本组成为物质,物质形式与过程是我们 认识世界的主要途径,持着只有事实上的物质 才是存在的实体的这一种观点
唯物论认为,生物体是由无机物和有机物 构成的。
3、活力论与生命起源
活力论渊源于古希腊的亚里士多德。他认 为事物是形式和质料的统一,形式构成事物的 本质,在事物的形成中起决定作用。
活力论认为,生物之所以区别于非生物, 是因为生物体含有某种非物质的、不受自然规 律支配的“生命力”或“活力”的缘故。
生命必需元素PPT课件
钼
黄素氯化酶,醛氧化酶,固氮氧化酶必需
Sn
锡
鼠发育必需
I
碘
甲状腺成份
四种生物体内化合物反应点位
毒性作用点位 污染物有毒形式与内生大分子(蛋白质或DNA)或结构(如膜)相互作用,导致整个机体内毒性显示; 代谢点位 代谢异体物质的酶。通常代谢引发去毒作用,但相当多情况下造成活化现象; 存贮点位 异体物质处于毒性的惰性形式,对有机体没有作用; 排泄点位 原始污染物或经生物转化的产物(代谢产物及其变化产物)。 有机分子的大小和形状以及诸如氯代程度的性质以复杂和相互的方式影响有机污染物的归宿、传输、生物富集和毒性。
汞的生物地球化学循环-水体系统为例
空气
水
沉积物
有机和无机络合物
HgP
Hg0
HgP
Hg(II)
Hg(II)
Hg(II)
CH3Hg+
CH3Hg+
藻类
鱼
人
鸟/其它野生动物
CH3HgCH3
CH3HgCH3
CH3HgCH3
底栖生物
pH
HgS
H2S
指示水体系统中汞的最重要的化学和生物转化。 沉积物,某些情况下包括水,是生物甲基化的主要场所。
AsO(OH) (AsO2-)
CH3AsO(OH)2
(CH3)3As
(CH3)2AsH
还原
FeAsO4
As2S4, AsS2
元素不足或过量对哺乳动物的影响
元素
不足的影响
过量的影响
As
脾脏肿大,头发生长不良
胃病,惊厥,甲状腺肿
Be
无
吸入引起肺癌
Ca
畸形骨骼,手足抽搐
动脉粥样硬化,白内障,胆结石
生命中的化学元素提纲
第二章化学元素的起源2-1 宇宙如何创生——传说和思考2-2 科学家的发现:宇宙是在膨胀中2-2-1问题之一:夜里的天空为什么是黑色的?奥伯斯佯谬天地不断膨胀,星系离我们高速远去,星光照不到地球2-2-2问题之二:天体的光谱为什么会有红移?多普勒效应分光学定律谱线红移哈勃定理2-3 宇宙大爆炸理论2-3-1宇宙大爆炸理论的提出伽莫夫的大爆炸理论(宇宙的原始状态)宇宙的温度为2.7开2-3-2宇宙大爆炸的八个阶段大爆炸理论成功之处(4)2-3-3宇宙从何而来?“暴涨宇宙”的概念宇宙生于“无”的理论2-3-4宇宙又往何处去?——无限膨胀暗物质23% 暗能量73%2-4 化学元素的诞生2-4-1化学元素的最初核合成——大爆炸中的核合成2-4-2化学元素的恒星核合成星云气体→主序星→红巨星→白矮星和超新星爆发铁峰A8沟霍伊尔假说碳氮氧循环2-4-3化学元素的超新星核合成2-4-4地球的形成地球的年龄——45/46亿年2-5“元素元素王国”的边界地球上发现的最后一个天然元素——92号元素铀第一个人工合成的元素——93号元素镎第三章生命元素的形成和演变3-1 生命起源的研究3-1-1生命是谁创造的?神创论自生论3-1-2生命起源的学说之一(化学进化说——4个阶段)米勒实验奥巴林的学说热聚合假说3-1-3生命起源的学说之二(早期宇宙胚种说)孢子说陨石说3-1-4生命起源的学说之三(新宇宙胚种说)星际分子说银河-太阳起源说3-1-5生命起源的学说之四(新地球生成论)火山爆发起源说深海烟囱起源说3-1-6 生命进化的历程生命起源和进化的顺序3-2生命元素的形成3-2-1生命起源时对化学元素最初的自然选择能参与生命物质组成的元素的特点(3点)3-2-2生命体演化过程中有选择地吸收化学元素的规律(5条)3-2-3生命元素的组成人体内元素的分类(5类)3-3生命体中化学元素的来源3-3-1地球是生命体元素的源泉生命的初期进化是在海洋中进行的3-3-2生命体中元素的主要来源之一:天然淡水3-3-3生命体中元素的主要来源之二:海洋3-3-4生命体中元素的主要来源之三:土壤岩石3-3-5生命体中元素的主要来源之四:大气3-4生命元素的主要形态和主要特性3-4-1生命体中的主要生命物质3-4-2生命元素的主要存在形态(4类)3-4-3生命元素的主要特征(5个)人体内平衡机制的失调表现(2条)3-4-4生命元素与地球生物化学循环密切相关3-5影响生命元素演变的环境因素3-5-1生命外部环境的差异和变化所造成的影响3-5-2地球环境被破坏对人类带来的影响第四章生命中的主量元素(一)4-1 碳是生命的物质基础碳在自然界的循环(图)生命中的主量元素(11个)占人体总重量的99.9%碳在地球上所有活细胞中的重量百分比为18%具有手性——碳元素的一个重要特点4-1-1生命为什么选择碳?选择碳而不是硅的原因(3点)4-1-2生命中的碳元素主要起什么作用?组成生命的四类基本物质——糖类、脂类、蛋白质、核酸4-2 糖类化合物——组成生物体的基本物质为生物提供能量、储藏生物能、作为支持结构、通讯识别单糖和二糖具有甜味,与羟基多少成正相关4-2-1光合作用=光反应阶段+暗反应阶段辅酶Ⅱ(NADP+)NADPH4-2-2单糖——不能再水解的多羟基醛或酮1、葡萄糖:D型(右旋)、L型(左旋)形成环式结构的葡萄糖:α型、β型(结构较稳定,天然产出的葡萄糖晶体构型)2、果糖、半乳糖半乳糖血症3、核糖、脱氧核糖4-2-3二糖蔗糖、麦芽糖、乳糖(同分异构体)4-2-4多糖淀粉由α-葡萄糖组成(直链淀粉遇碘产生蓝色、支链淀粉遇碘产生红色)纤维素由β-葡萄糖组成纤维素的作用糖原、葡聚糖、壳多糖/几丁质4-2-5黏多糖透明质酸/糖醛酸:氨基酸和糖酸构成硫酸软骨素、肝素4-2-6复合多糖糖蛋白:润滑、运输、识别、保护等生理功能蛋白多糖4-2-7红血球的糖蛋白与血型红细胞血型抗原功能(6点)4-2-8维生素C(6-碳糖酸、抗坏血酸)缺乏维生素C,得坏血病维生素C的功能、过量摄入的危害4-3 糖类化合物的生理功能4-3-1糖类化合物的主要生理功能(4点)4-3-2糖类化合物的生物信息识别功能4-4 脂类化合物脂类及其衍生物:中性脂肪、蜡、磷脂、糖脂、甾族化合物、脂溶性维生素脂类化合物的主要生理功能4-4-1中性脂肪、脂肪酸及蜡中性脂肪=一个甘油+三个脂肪酸(酶催化下脱水)必需脂肪酸(维生素F):亚油酸、α-亚麻酸不饱和脂肪酸:顺式脂肪酸(氢原子位于同一侧)、反式脂肪酸(氢原子位于两侧)4-4-2磷脂和糖脂磷脂:甘油磷脂、神经鞘磷脂糖脂中比较重要的是:糖甘油酯、糖鞘脂4-4-3甾类化合物两种甾类化合物:胆固醇、维生素D2甾酸、甾类激素(性激素——雌激素+雄激素、肾上腺皮质激素)4-4-4脂溶性维生素——可蓄积维生素D及生理功能,儿童发育期缺乏得佝偻病,成人缺乏得软骨病然而太多会危害软组织维生素A——视觉维生素,缺乏会得夜盲症,免疫功能低下,生长发育迟缓维生素E——有效的抗氧化剂维生素K——帮助凝血4-4-5植物甾醇的研究4-4-6脂类化合物的主要生理功能(5点)4-5 碳在生命体中的代谢与平衡4-5-1碳营养源4-5-2碳在生物体内的循环4-5-3糖类代谢的疾病——糖尿病糖代谢的主要过程维持血糖的正常浓度的两种机制4-5-4脂类代谢的疾病——心血管疾病脂类代谢的主要过程4-5-5用“碳”来毁灭生命?第五章生命中的主量元素(二)5-1 氮与生命5-2 氨基酸5-2-1蛋白质氨基酸的结构和分类必需氨基酸(赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸苏氨酸)和非必须氨基酸的结构和分类5-2-2非蛋白质氨基酸5-3 肽5-3-1多肽5-3-2一些具有重要功能的多肽几种重要多肽:谷胱甘肽、血管扩张素(致渴剂)、促睡眠肽、内啡肽、泛素5-4 蛋白质——生命的基础蛋白质的形成过程5-4-1蛋白质的结构(4类)蛋白质的变性、复性5-4-2蛋白质的生理功能1、具有碳氢元素分子化合物所有的生理功能——提供能量2、6点其他重要生理功能3、近代分子生物学研究表明的一些其他功能→根据营养价值的不同,可分为完全蛋白质和不完全蛋白质5-5 酶、维生素、激素5-5-1酶1、酶是最大最特殊的一类蛋白质,类似催化剂酶的特殊性酶的新定义2、酶的结构组成和分类完全由氨基酸组成——简单蛋白如有一个非蛋白的化学基团(辅助因子)→是金属:激活剂→复杂有机化合物→辅基→辅酶根据酶在生化反应中的作用,分成六大类3、酶的特性(4点)4、解释酶特异性的一些学说锁匙学说、诱导契合学说5、酶的激活剂和抑制剂(1)激活剂(3种)(2)抑制剂常见不可逆抑制剂(3类)6、酶的生理效应的研究5-5-2维生素(B族)——酶的辅酶的组成部分1、维生素B1——抗脚气病、抑制胆碱酯酶活性2、维生素B2——促进生长发育,缺少时会患口腔炎、皮炎、微血管增生症3、维生素B3——缺少时产生癞皮病、角膜炎、神经和消化系统障碍4、维生素B6——缺少时产生皮炎、舌炎、贫血、过敏5、维生素B12——缺少时恶心贫血、老年痴呆6、泛酸(维生素B5)——缺乏会造成胃肠道不适7、叶酸(维生素B11)8、生物素(维生素B7)9、其他B族维生素(1)硫辛酸、肌醇和胆碱(2)维生素U和维生素P10、维生素与健康5-5-3激素定义与维生素不同之处——缺乏时即使口服足量激素症状也得不到缓解激素的作用:促进刺激、抑制可由内分泌腺、组织、神经分泌激素的来源(4类)一些主要激素:甲状腺激素、甲状旁激素、降钙素、肾上腺激素和去甲肾上激素、胰岛素、前列腺素、性激素、褪黑激素5-6 核酸和基因5-6-1核酸核酸作用核算结构(核糖、磷酸、碱基构成)碱基有两种——嘌呤和嘧啶(5种)核苷酸(8种)脱氧核糖核酸和核糖核酸RNA有三种染色体——核酸和蛋白质的复合体5-6-2基因的研究5-6-3生命的遗传DNA复制蛋白质合成(翻译)氨基酸的遗传密码中心法则5-7 生命体中其它重要的含氮小分子化合物5-7-1神经递质内啡肽多巴胺5-羟色胺苯乙胺乙酰胆碱去甲肾上腺素5-7-2生物碱烟碱古柯碱金鸡纳碱罂粟碱和吗啡碱咖啡碱秋水仙碱东莨菪碱与毒扁豆碱龙葵碱5-7-3植物中的硝酸盐氮5-7-4人体内的一氧化氮5-8 氮元素在人体中的代谢与平衡大气中的氮进入土壤和植物中的方法(3种)氮元素进入人体的主要途径氨基酸代谢库(图)氮代谢途径(图)腐败作用主要的化学反应第六章生命中的主量元素(三)6-1 氧和生命6-1-1氧生于水——光合作用光合作用机制(图)6-1-2氧与呼吸有氧呼吸、无氧呼吸公式6-1-3生命体中氧的吸入和运输氧通过肺部、皮肤扩散到血液中,血液是运输氧的工具血红蛋白的功能:在血液中装载和卸去氧、作为酸碱缓冲剂,还能结合CO2和CO 6-2 氧的功与过6-2-1氧的“功绩”6-2-2氧又是一种潜在的“毒物”6-2-3生命中的过量氧是有害的6-2-4氧自由基真是衰老的罪魁祸首吗?6-2-5生命体中的抗氧化合物6-2-6重要的是缺氧同样有害6-3 生命中的氢元素氢原子在人体中的重要作用(4点)6-3-1氢离子和酸碱平衡6-3-2氢离子和体液6-3-3人体对氢离子的调节6-3-4氢离子和人的味觉6-3-5人体内的氢和医疗诊断6-3-6氢的氧化是生物氧化过程的本质6-4 水和生命6-4-1谁的化学特性6-4-2人体中的水6-4-3水的生理功能6-5 钙和磷6-5-1骨骼、牙齿及血浆6-5-2钙离子的主要生理作用6-5-3成骨与破骨6-5-4钙的营养吸收6-5-5磷化物——人体能量的仓库葡萄糖氧化的两个阶段(厌氧阶段和需氧阶段)6-5-6磷的生理作用和营养吸收6-6 钠和钾6-6-1人体中的钠和钾钠离子和钙离子主要存在于细胞外液钾离子主要存在于细胞内液6-6-2钠和钾的生理作用6-6-3离子通道和Na+-K+泵6-6-4人体对钠和钾的吸收6-6-5钠和钾对植物生长的作用6-7 氯和硫6-7-1氯6-7-2硫6-8 镁6-8-1镁与叶绿素6-8-2镁和人体第七章微量元素和人体健康7-1 人体中必需(及可能必须)的微量元素7-1-1碘7-1-2锌7-1-3硒7-1-4铁7-1-5铜、钼、钴、铬7-1-6掹、硅、镍、硼、钒7-2低剂量可能具有人体所必需功能但具有潜在毒性的微量元素7-2-1氟7-2-2锡、锂、铝7-3 可能具有人体所必需的功能但具有较大毒性的元素7-3-1铅7-3-2汞7-3-3镉7-3-4砷7-4对微量元素的研究7-4-1微量元素缺乏与过量时对生命的影响7-4-2微量元素之间的相互作用7-4-3人体中微量元素分布、代谢及平衡的研究7-4-4人体中微量元素存在现状的忧虑第八章人类与地球共命运8-1 人类与环境8-2 人类对生命元素循环的严重破坏造成了地球环境的严重污染8-2-1生物地球化学循环8-2-2地球上的碳循环和人类对其的严重干扰8-2-3污染气体氮氧化物、二氧化硫的释放引起了全球性的严重大气污染8-2-4含磷、氮的废水造成了地表水的富营养化,工业污染使水循环遭受破坏8-3 世界范围内的环境污染严重威胁着人类的生存8-4 我们应与地球共命运——建立绿色的家园。
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§5-1概述 1、必需元素 必需元素的三原则:
(1)若无该元素存在,则生物不能生长或不能完 成其生活周期
(2)该元素在生物体内的作用不能由其他元素完 全替代
(3)该元素具有一定的生物功能或对生物功能有 直接的影响,并参与其代谢过程
H,Na,K,Mg,Ca,V,Cr,Mo,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,C, N,P,F,Si,Cl,SE,Br,I共25种。
含量在0.01%以上,通常称之为生命必 需的宏量元素。其含量小于0.01%的称为生 命必需的微量元素。
2、有毒元素
定义:某些元素在人体中的存在和剧增, 使人类和其他生物体受到伤害。
3、有益元素
这些元素的存在对生命是有益的,但没 有元素生命尚可存在,如Ge等。
4、不确定元素
这些元素含量较微外、种类不定,其生 物效应尚不清楚。
钠(Na) 11 3s1 +1 0.97 97.81 882.9 0.4 190 95 495.8 4562 0.9 -2.714
钾(K) 19 4s1 +1 0.86 63.25 760 0.5 235 133 418.9 3051 0.9 -2.925
铷(Rb) 37 5s1 +1 1.53 38.89 686 0.3 248 148 403 2633 0.8 -2.93
(2)氢是人和动、植物所必需的宏量元 素。
三、氧化物 s区元素形成的氧化物
正常氧化物(O2-)
过氧化物 超氧化物
在空气中直接形成 Li,Be,Mg,Ca,Sr,Ba Na Na,K,Rb,Cs
间接形成 IA、IIA所有元素 除外的所有元素 除外所有元素
Li(IIA)+O2→正常氧化物 2Na+O2→Na2O2(淡黄色) K+O2 →KO2 Na2O2+2Na →2Na2O 2KNO3+10K →6K2O+N2↑
B、氢氧化物均为中强碱,而且在水中的溶解 度都不大;
4、溶解度 ➢ 碱金属的盐类都易溶于水。仅有少数碱
金属盐是难溶的。
➢ 碱土金属的盐类中,卤化物和硝酸盐外, 多数碱土金属的盐溶解度较小。
5、焰色反应
Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Ca2+, Sr2+, Ba2+ 红 黄 紫 紫红 紫红 橙红 红 黄绿
6、对角线规则
(1)锂和镁的相似性 A、单质在过量氧中燃烧时,均只生成正常氧 化物;
中间碱 强碱 强碱 强碱 强碱
Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2
两性 中强碱 强碱
强碱 强碱
四、盐类
卤化物、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐和磷酸盐
1、晶体类型 绝大多数是离子晶体
2、色 碱金属离子和碱土金属离子都是无色,阴离子
是无色的----化合物是无色的;阴离子有色则化合 物呈现的阴离子的颜色。例BaCrO4、K2CrO4是黄
元素 原子序数 价层电子构型 氧化值 固体密度/ kg·m-3 熔点/0C 沸点/ 0C 密度(金刚石-10) 原子半径/pm 离子半径/pm 第一电离能/kJ·mol-1I1 第二电离能/kJ·mol-1I2 电负性
(M+/M)/V
锂(Li) 3 2s1 +1 0.53 180.5 1342 0.6 155 60 520.3 7298 1.0 -3.045
锶(Sr) 38 5s2 +2 2.6 759 1384 1.8 215 113 549.5 1064.3 4210 1.0 -2.89
钡(Ba) 56 6s2 +2 3.51 725 1640 222 135 502.6 956.3 0.9 -2.91
二、氢
1、氢的性质
H-eH+ H+eH- ex:CaH2、NaH 2、氢的用途 (1)氢气的燃烧热很大,作为燃料其产 物无污染,不影响生态环境
三、氢氧化物
M'2O+H2O →M'OH
MO(除BeO,MgO以外)+H2O→M(OH)2 氢氧化物均为白色固体,易潮解,在空气中吸
收CO2生成碳酸盐。固体氢氧化钠是常用的干燥 剂。由于碱金属氢氧化物对纤维、皮肤有强烈的 腐蚀作用,故称为苛性碱。
氢氧化物递变情况:
LiOH NaOH KOH RbOH CsOH
色的。KMnO4是紫红色
3、热稳定性 一般来 高温 挥发而不分解
硫酸盐 高温 既不挥发,又难分解
碳酸盐(除Li2CO3外)高温 不分解 4Li2NO3 630℃ 2Li2O+4NO2↑+O2 ↑ 2NaNO3 830 ℃ NaNO2+O2 ↑ 2KNO3 830 ℃ KNO2+O2 ↑ 碱土金属的碳酸盐在常温下是稳定的 (除BeCO3),只有在强热的情况下,才能分 解为相应的MO和CO2。
铯(Cs) 55 6s1 +1 1.88 28.40 669.3 0.2 267 169 375.7 2230 0.7 -2.92
元素 原子序数 价层电子构型 氧化值 固体密度/ kg·m-3 熔点/0C 沸点/ 0C 密度(金刚石-10) 原子半径/pm 离子半径/pm 第一电离能/kJ·mol-1I1 第二电离能/kJ·mol-1I2 第二电离能/kJ·mol-1I3 电负性 (M+/M)/V
人体生命元素在周期表中分布特征:
1)主要分布在二、三、四、五周期。其中 生命必需元素主要为二、三、四周期的前36 号元素;有毒元素主要集中在五、六周期的 IIIA~VA族。
2)生命必需元素,宏量元素分布于二、三 周期;微量元素主要集中于第四周期
§5-2 s区元素 一、 s区元素的通性 位置与与概况 IA:H、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr----ns1 IIA:Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra-----ns2
铍(Be) 4 2s2 +2 1.85 1278 2970 4 112 31 899.5 1757 14849 1.5 -1.85
镁(Mg) 12 3s2 +2 1.74 648.8 1107 2.0 160 65 737.7 1450.7 7732.8 1.2 -2.37
钙(Ca) 20 4s2 +2 1.54 839 1484 1.5 197 99 589.8 1145.4 4912 1.0 -2.87