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元素生物学

元素生物学
元素生物学
作者:吕选忠 于宙 王广仪(编著)

图书详细信息:
ISBN:978-7-312-02128-2
定价:98.00元
版本:1
装帧:软精装
出版年月:201101

图书简介:

  本书全面阐述了与生命体有关的32种元素,不但对11种生命宏量元素做了较系统的介绍,而且对有争议的硼、锗等元素及有害的铅、砷、汞、镉等元素进行了介绍。对这些元素在人体、动物、植物及微生物中的生物学作用做了详细介绍。
  本书适合化学、生物化学、生命科学、环境科学、临床医学、动物学、植物学及微生物学等专业的本科生、研究生和中高级科教人员阅读和使用。

前言:

  21世纪是生命科学的世纪。现在已知的100多万种无机化合物和几百万种有机化合物都是由92种天然元素构成的。自然界20多万种微生物、30多万种植物和100多万种动物都离不开核酸和蛋白质,即最基本的生命物质,而核酸和蛋白质则分别由4种核苷酸和20多种氨基酸组成。自然界生物虽然复杂,但均由最基本的元素、核苷酸和氨基酸组成,只是由于排列组合不同而表现出生物的特异性。既然元素普遍存在于生命体中,那么生命活动就离不开这些元素。冯子道明确提出:“生命元素是构成人体或生物体生命活动的基本单元,且与周围环境不断发生交换关系的化学元素及其化合物。”
  化学与生命科学有密不可分的关系。就自然科学而言,它们是最具有亲缘关系的姊妹学科。众所周知,化学与生物学结合,形成了生物化学,进而又形成了生物化学的分支——生物有机化学和生物无机化学,化学、生物学与地学结合形成了生物地球化学。随着化学和生物学研究的深入,这两大学科之间的渗透融合越来越多,在它们结合处,科技融合越来越深入、广泛,形成了更深层次的交叉科学——元素生物学或化学生物学等。
  现代化学在当前高度综合和高度分化的发展趋势中,正面临着更为深刻、广泛的综合,如基础理论之间的综合,基础理论与技术方面的综合以及微观与宏观之间的综合等。这些综合交叉既可以出现在化学科学的内部,又可以出现在化学同其他学科之间;这种综合交叉既反映出不同的运动形式,又反映出不同的结构层次。在这些趋势的影响下,不仅能形成更高层次的新理论,而且能形成更为科学的新方法。
  化学与生命科学两者之间的联系是从化学向生物学的渗透开始的。进入20世纪后,化学家对生物学的兴趣日益增强,研究对象日益复杂,从小分子到天然大分子,从无生命分子到有生命分子,化学家把它们的结构与生物活性联系起来,尤其是20世纪50年代DNA双螺旋结构揭示以来,有些化学家从生物领域进入到生命科学领域。由于人们研究的生命活动是与人类切身相关的课题,所以化学向生命科学渗透是当前最活跃的化学前沿领域之一。与化学科学关系较密切的主要是生命科学、药物、物质与材料科学、新型能源等。在谈到21世纪科学的发展趋势时,路甬祥院士指出,在物质科学研究的层面上,科研将进一步揭示宇宙起源和演化的规律,跨越有生命物质和无生命物质的界限,为生命科学、材料科学、能源科学和信息科学带来新的革命。在生命科学研究的层面上,谢联辉院士认为:人口、食物、健康、环境、资源、能源将成为新世纪人类面临的六大难题,生物技术,特别是DNA重组技术,正为人类解决六大难题带来新的希望和手段,要依靠生命科学,实施以生物产业为中心的可持续发展战略。
  元素在自然体中分布的不均匀性,是导致生物体内元素不平衡的主要原因,也是引起生物各种疾病(又称地球化学疾病或地方病)的主要原因。各种元素分布于地表的上层岩石、土壤、水、植物体、动物体中,通过食物链等途径进入人体,直接影响人体各生命元素之间的比例和平衡。因此,某些疾病的发病率在地理分布上具有一定的规律性。如哈萨克斯坦的阿拉木图,土壤中的铝含量与食道癌或胃癌发病率呈正相关;发病率较低的地区则土壤中锰含量比较丰富。低碘地区易患甲状腺肿瘤,但在我国中南部的某一高碘地区,甲状腺肿瘤发病率也较高,现已证明饮食中含高碘也会发生甲状腺病变。非洲是食管癌的高发区,这是因为那里酒精饮料中亚硝酸铵的含量较高,并有锌的污染。美国、加拿大和新西兰是肠癌的高发区,与环境(土壤、水、植物)中缺硒有关。北威尔士的胃癌发病率高,与土壤中缺铜、富硒有关。这些都说明,环境中微量金属元素与疾病有着密切关系。
  元素的过量与缺乏可引起生物的多种疾病。在生命科学的研究中,以生命元素及其化合物为对象的生物无机化学占有重要的地位。微量金属元素参与了人体中50%~70%的酶组分,构成体内重要的载体和电子传递系统。随着某些激素分析和结构测试技术的发展,人们更容易认识生物体内金属元素存在的状态、结构及其生物学作用。微量元素研究作为生物无机化学的重要分支,以崭新的活力向生物科学各个领域交叉、渗透而迅速发展,并获得实际应用。应用最广泛的领域是医学,从地方性疾病、心血管病、免疫功能失调、某些肿瘤以至新药物和营养素,从减轻病痛到增进健康和防止衰老,无处不显示出生命微量元素的活力。有人预言:微量元素不“微”,它将与抗菌素、维生素、激素并驾齐驱,为人类健康做出新贡献。从生物地球化学和化学生物学的角度研究元素的迁移、分布规律,对防治与之有关的各种疾病具有重要意义。
  元素在自然体和生物体中的分布有一定的规律性和相关性。众所周知,天、地、人都是由元素构成的,宇宙变化制造化学元素,而人体内不能制造元素,人体元素全靠摄入。地球天然元素有92种,在人体内可以找到其中的70多种。人体内的元素含量有一个正常范围,各元素之间也有一个比例范围,这两者都非常重要,人的生、老、病、死无不与体内元素含量及元素之间的平衡有关。其他生物也大致如此。
  组成生物体的元素有90多种,目前得到公认的生命元素只有26种,其中宏量元素有11种,微量元素有15种,另有6种存在争议。
  生命宏量元素和微量元素,都是生命体在生长、发育、繁殖过程中不可缺少的。生物体的元素之间因协同、拮抗(或抑制)等作用形成调控系统。生物体内微量元素的相互作用是十分复杂的,既有生命必需微量元素之间的协同作用和拮抗作用,又有必需微量元素和非必需微量元素之间的协同作用与拮抗作用。这涉及生物体内平衡机制对进入体内的微量元素进行调节和控制的问题。调控系统维持各种微量元素在体内的平衡,满足机体对各种微量元素的需要。
  本书大致有如下几个特点:编著指导思想非常明确,这就是交叉融合、系统集成和人本主义,较全面地阐述了与生命体有关的32种元素,不但对11种生命宏量元素做了较系统的介绍,而且对有争议的硼、锗等元素及有害元素铅、砷、汞、镉都一一列出。在介绍元素的生物学作用方面,一般图书只介绍某元素在动物和人体中的生物学作用,对其在植物和微生物中的作用机理少有涉及,而本书对其在人体、动物、植物、微生物中的生物学作用都做了详细介绍。
  本书与现有化学类和生物类著作相比,更重视理论联系实际,使读者阅读后认识到元素,特别是生命元素在维护生态环境、人类健康和农业可持续发展中的重要作用;认识到元素在环境中的分布、迁移、富集转化规律;了解生命元素在生物圈的化学形态、特定生物学作用(包括生理作用和生化功能)及机理;了解各元素在人体、植物、动物及微生物中的作用(包括过量和缺少引起的一系列疾病),启发读者利用生物和生命元素研制和开发医药、农牧业、保健等领域新产品的思路。
  相信本书的问世,对化学、应用化学、生物化学、生命科学、环境科学、临床医学、动物学、植物学及微生物学等专业的本科生、研究生和中高级科教人员的教学与科研将不无裨益。

                   
                                                                           中国科学院院士
                                                                 广州地球化学研究所研究员

                                                                               傅家谟
                                                                           2010年4月29日

目录:

第一章 绪论

1.1化学与生物学

1.2生命元素

1.3《元素生物学》的编写思想与内容介绍

第二章 生物化学基础

2.1糖类

2.2脂类和生物膜

2.3蛋白质与氨基酸

2.4核酸生物化学

2.5酶

2.6激素

2.7生物代谢

2.8生物无机化学

第三章 生命宏量元素

3.1氧

3.2氢

3.3碳

3.4氮

3.5硫

3.6氯

3.7镁

3.8磷

3.9钙

3.10钠

3.11钾

第四章 生命微量元素(上)

4.1氟

4.2硅

4.3钒

4.4铁

4.5钴

4.6钼

4.7铜

4.8锌

第五章 生命微量元素(下)

5.1硒

5.2锰

5.3镍

5.4锡

5.5铬

5.6碘

5.7锶

第六章 其它元素

6.1硼

6.2锗

6.3铅

6.4砷

6.5汞

6.6镉

第七章 生物样品的元素检测方法

7.1生物样品的前处理技术

7.2生物样品中元素的常用分析方法

 

附录

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