1、化學(xué)與生物學(xué)化學(xué)與生物學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院姜姜 波波實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室內(nèi)容簡(jiǎn)介內(nèi)容簡(jiǎn)介 綠色化學(xué)及應(yīng)用：綠色化學(xué)及應(yīng)用：v綠色合成綠色合成v綠色催化劑綠色催化劑v原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)v環(huán)境友好的可降解物質(zhì)環(huán)境友好的可降解物質(zhì)v可再生生物質(zhì)資源可再生生物質(zhì)資源v綠色農(nóng)藥綠色農(nóng)藥生物化學(xué)及生物技術(shù)：生物化學(xué)及生物技術(shù)： 生命的物質(zhì)組成生命的物質(zhì)組成 生命的基本單位生命的基本單位- -細(xì)胞細(xì)胞 生命的起源與進(jìn)化生命的起源與進(jìn)化 遺傳與變異遺傳與變異 現(xiàn)代現(xiàn)代生物技術(shù)與應(yīng)用生物技術(shù)與應(yīng)用 生物與環(huán)境生物與環(huán)境第第 一一 章章引引 言言國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)（Na

2、tural Science Foundation of ChinaNatural Science Foundation of China）v數(shù)理科學(xué)部數(shù)理科學(xué)部v化學(xué)化學(xué)科學(xué)部科學(xué)部v生命生命科學(xué)部科學(xué)部v地球科學(xué)部地球科學(xué)部v工程與材料科學(xué)部工程與材料科學(xué)部v信息科學(xué)部信息科學(xué)部v管理科學(xué)部管理科學(xué)部v醫(yī)學(xué)科學(xué)部醫(yī)學(xué)科學(xué)部化學(xué)、生命科學(xué)與生活化學(xué)、生命科學(xué)與生活 化學(xué)化學(xué)、生命科學(xué)是與我們生命科學(xué)是與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的一門學(xué)科，我日常生活息息相關(guān)的一門學(xué)科，我們的們的衣衣、食食、住住、行行、醫(yī)藥、衛(wèi)生醫(yī)藥、衛(wèi)生等都離不開。等都離不開。1 1、衣、衣不是天然勝似天然不是天然勝似天然 - -

3、人造纖維的誕生人造纖維的誕生1717世紀(jì)以前，人們穿著的衣物都是由世紀(jì)以前，人們穿著的衣物都是由天然纖維制成的天然纖維制成的1818世紀(jì)法國(guó)化學(xué)家雷世紀(jì)法國(guó)化學(xué)家雷. .歐米爾預(yù)見人造歐米爾預(yù)見人造纖維的可能性纖維的可能性1919世紀(jì)瑞士化學(xué)家安德曼發(fā)明溶解木世紀(jì)瑞士化學(xué)家安德曼發(fā)明溶解木漿和其它物質(zhì)并使其沉淀的方法生產(chǎn)漿和其它物質(zhì)并使其沉淀的方法生產(chǎn)出人造絲出人造絲: :原料是木材、蘆葦、稻草原料是木材、蘆葦、稻草2020年代初，德國(guó)化工業(yè)領(lǐng)先美國(guó)，他們首先合成了橡膠、塑料年代初，德國(guó)化工業(yè)領(lǐng)先美國(guó)，他們首先合成了橡膠、塑料 美國(guó)杜邦公司廣納賢士，希望在人造纖維領(lǐng)域美國(guó)杜邦公司廣納賢士，希望

4、在人造纖維領(lǐng)域中有所突破中有所突破 20 20世紀(jì)世紀(jì)3030年代，美國(guó)杜邦化學(xué)公司年輕的工程年代，美國(guó)杜邦化學(xué)公司年輕的工程師師卡羅瑟斯卡羅瑟斯發(fā)明了合成纖維發(fā)明了合成纖維19301930年，乙二醇年，乙二醇+ +癸二酸癸二酸聚酯聚酯 己二胺己二胺+ +己二酸己二酸聚酰胺纖維（尼龍聚酰胺纖維（尼龍6666）用途：服裝用途：服裝 地毯地毯安全帶安全帶 救火水管救火水管人造毛皮人造毛皮 降落傘降落傘2 2、食、食白出于紅勝于紅白出于紅勝于紅 - -白糖的問世白糖的問世紅糖：公元前紅糖：公元前100100年，通過大米、年，通過大米、玉米、大麥、及薯類發(fā)芽時(shí)，把其玉米、大麥、及薯類發(fā)芽時(shí)，把其中的淀

5、粉加水分解而得到。中的淀粉加水分解而得到。白糖白糖: :紅糖紅糖/ /炭灰炭灰含含98.9%98.9%的蔗糖的蔗糖 葡萄酒葡萄酒 葡萄在成熟后便含有果糖、果酸，所謂釀造葡萄酒，簡(jiǎn)單葡萄在成熟后便含有果糖、果酸，所謂釀造葡萄酒，簡(jiǎn)單來說，只是把葡萄壓榨后的果汁，來說，只是把葡萄壓榨后的果汁，在發(fā)酵過程中將在發(fā)酵過程中將果糖果糖轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成酒精酒精，如果果糖全部轉(zhuǎn)成酒精，則我們稱這些為不甜或乾，如果果糖全部轉(zhuǎn)成酒精，則我們稱這些為不甜或乾( (dry)dry)的酒，如在轉(zhuǎn)換個(gè)程中，提前終止發(fā)酵，保留多一點(diǎn)糖份，便的酒，如在轉(zhuǎn)換個(gè)程中，提前終止發(fā)酵，保留多一點(diǎn)糖份，便變成甜酒。變成甜酒。葡萄在發(fā)酵過

6、程時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生熱能和二氧化碳（汽泡），通葡萄在發(fā)酵過程時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生熱能和二氧化碳（汽泡），通常一般葡萄酒會(huì)讓汽泡跑掉，但如把汽泡保存于葡萄酒中，便常一般葡萄酒會(huì)讓汽泡跑掉，但如把汽泡保存于葡萄酒中，便成為汽泡葡萄酒成為汽泡葡萄酒( (SparklingSparkling wine)wine)，香檳香檳便是名聞世界之代表便是名聞世界之代表作作葡萄酒在開瓶前，酒中的四個(gè)主要元素：丹寧葡萄酒在開瓶前，酒中的四個(gè)主要元素：丹寧( (Tannin)Tannin)、酸酸( (Acid)Acid)、糖糖( (ResidualResidual Sugar)Sugar) 、酒精酒精( (Alcohol)Alco

7、hol)尚在運(yùn)作，互尚在運(yùn)作，互相結(jié)合而產(chǎn)生各種不同的新氣味，顏色也同時(shí)產(chǎn)生變化作用，相結(jié)合而產(chǎn)生各種不同的新氣味，顏色也同時(shí)產(chǎn)生變化作用，當(dāng)這四個(gè)主要元素達(dá)到均衡點(diǎn)時(shí)，便是葡萄酒的適飲期。紅酒當(dāng)這四個(gè)主要元素達(dá)到均衡點(diǎn)時(shí)，便是葡萄酒的適飲期。紅酒會(huì)因其丹寧柔順后變得醇和馥香，白酒變得酸度適中而更能領(lǐng)會(huì)因其丹寧柔順后變得醇和馥香，白酒變得酸度適中而更能領(lǐng)略其果香和醇美略其果香和醇美。發(fā)酵前的準(zhǔn)備發(fā)酵前的準(zhǔn)備篩選：篩選：破皮：破皮：去梗：葡萄梗中的單寧收斂性較強(qiáng)。去梗：葡萄梗中的單寧收斂性較強(qiáng)。榨汁：測(cè)量葡萄糖榨汁：測(cè)量葡萄糖: :蔗糖，在意大利和某些巴爾干半島蔗糖，在意大利和某些巴爾干半島的國(guó)

8、家中，則是增加含糖量豐富的濃縮葡萄汁。的國(guó)家中，則是增加含糖量豐富的濃縮葡萄汁。增甜增甜措施的最高限制，都是法定明文規(guī)定的。措施的最高限制，都是法定明文規(guī)定的。發(fā)酵發(fā)酵發(fā)酵是一種化學(xué)過程，透過酵母而起作用。發(fā)酵是一種化學(xué)過程，透過酵母而起作用。經(jīng)過此一化學(xué)過程，葡萄中所含的糖份會(huì)逐經(jīng)過此一化學(xué)過程，葡萄中所含的糖份會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變成酒精和二氧化碳。因此，在發(fā)酵有漸轉(zhuǎn)變成酒精和二氧化碳。因此，在發(fā)酵有過程中，糖分會(huì)越來越少，而酒精度會(huì)越來過程中，糖分會(huì)越來越少，而酒精度會(huì)越來越高。發(fā)酵過程會(huì)一直持續(xù)到所有的糖分轉(zhuǎn)越高。發(fā)酵過程會(huì)一直持續(xù)到所有的糖分轉(zhuǎn)變成為酒精為止。在這種情況下，所得的結(jié)變成為酒精為止

9、。在這種情況下，所得的結(jié)果就是完全發(fā)酵、不含甜味的葡萄酒，當(dāng)然果就是完全發(fā)酵、不含甜味的葡萄酒，當(dāng)然它的酒精含量也它的酒精含量也相對(duì)較高。相對(duì)較高。 從桶藏到裝瓶從桶藏到裝瓶 葡萄酒貯存與成熟的最佳條件葡萄酒貯存與成熟的最佳條件 溫度：溫度：1111濕度：濕度：70%70%左右的濕度左右的濕度光度：光度：通風(fēng)：通風(fēng)：震動(dòng)：震動(dòng)：3 3、住、住4 4、行、行氟里昂：氟里昂：鹵代烴類化合物的商品名稱鹵代烴類化合物的商品名稱 。主要。主要是氟是氟( (F)F)原子和氯原子和氯( (ClCl) )原子取代甲烷原子取代甲烷( (CHCH4 4) )或乙烷或乙烷( (C C2 2H H5 5) )中的氫中

10、的氫( (H)H)原子所原子所生成的化合物生成的化合物 加壓時(shí)易變成液體，如果壓力釋放又加壓時(shí)易變成液體，如果壓力釋放又會(huì)變回液體狀態(tài)。并且，性能穩(wěn)定，會(huì)變回液體狀態(tài)。并且，性能穩(wěn)定，熱容量高。熱容量高。鹵代烴類化合物鹵代烴類化合物第一類是第一類是H H原子被完全取代了的原子被完全取代了的含氯氟烴，它的編號(hào)冠以含氯氟烴，它的編號(hào)冠以C CFCFC，第第一個(gè)一個(gè)C C代表氯元素，代表氯元素，F(xiàn) F為氟元素，為氟元素，后面的后面的C C是碳元素。是碳元素。第二類是第二類是H H原子沒有被完全取代原子沒有被完全取代的氫氯氟烴，它的編號(hào)冠以的氫氯氟烴，它的編號(hào)冠以HCFCHCFC。第三類是第三類是H

11、H原子沒有被完全取代，原子沒有被完全取代，但不含氯的氫氟烴，它在編號(hào)前但不含氯的氫氟烴，它在編號(hào)前冠以冠以HFCHFC。 臭氧是一種依附在地球表面臭氧是一種依附在地球表面6-306-30英里內(nèi)英里內(nèi) 的氣體，它能有效地保護(hù)人們免受太陽的氣體，它能有效地保護(hù)人們免受太陽光中紫外線的直接照射。光中紫外線的直接照射。實(shí)際上，如果實(shí)際上，如果沒有臭氧層的保護(hù)，地球上也不會(huì)有生沒有臭氧層的保護(hù)，地球上也不會(huì)有生命的存在命的存在。1985,1985,南極上空就出現(xiàn)了一個(gè)相南極上空就出現(xiàn)了一個(gè)相當(dāng)于歐洲面積大小的臭氧空洞，北當(dāng)于歐洲面積大小的臭氧空洞，北極地區(qū)的臭氧層也變得很稀薄，使極地區(qū)的臭氧層也變得很稀

12、薄，使更多的太陽光紫外線輻射到地球危更多的太陽光紫外線輻射到地球危害人體健康害人體健康。水中微生物，品種銳減國(guó)際社會(huì)于國(guó)際社會(huì)于19871987年年9 9月在加拿大締結(jié)了月在加拿大締結(jié)了蒙特利爾協(xié)議書，明確規(guī)定禁用蒙特利爾協(xié)議書，明確規(guī)定禁用CFC-12CFC-12的期限為的期限為20002000年。但由于臭氧年。但由于臭氧層的破壞不斷加劇，國(guó)際社會(huì)把層的破壞不斷加劇，國(guó)際社會(huì)把CFC-CFC-1212的完全禁用期提前到的完全禁用期提前到19951995年，發(fā)展年，發(fā)展中國(guó)家則可推遲中國(guó)家則可推遲1010年。年。 19951995年年克魯岑克魯岑( (paulpaul crutzencrutz

13、en) ) 荷蘭人，在大氣層化荷蘭人，在大氣層化學(xué)特別是臭氧的形成和分解研究方面的杰出貢學(xué)特別是臭氧的形成和分解研究方面的杰出貢獻(xiàn)獻(xiàn)莫利納莫利納(1(1arioario iolinaiolina) ) 美國(guó)人，在大氣層化美國(guó)人，在大氣層化學(xué)特別是臭氧的形成和分解研究方面的杰出貢學(xué)特別是臭氧的形成和分解研究方面的杰出貢獻(xiàn)獻(xiàn)羅蘭羅蘭( (F Fsherwoodsherwood rowlandrowland) ) 美國(guó)人，在大氣美國(guó)人，在大氣層化學(xué)特別是臭氧的形成和分解研究方面的杰層化學(xué)特別是臭氧的形成和分解研究方面的杰出貢獻(xiàn)出貢獻(xiàn)美國(guó)杜邦美國(guó)杜邦( (DuPont)DuPont)公司開發(fā)出來的制公

14、司開發(fā)出來的制冷劑冷劑HFC-134aHFC-134a的主要特點(diǎn)是：的主要特點(diǎn)是：不含氯原子，對(duì)大氣臭氧層不起破壞作用不含氯原子，對(duì)大氣臭氧層不起破壞作用具有良好的安全性能具有良好的安全性能( (不易燃、不爆炸、無毒、不易燃、不爆炸、無毒、無刺激性和無腐蝕性無刺激性和無腐蝕性) )；物理性能與物理性能與CFC-12CFC-12比較接近，所以制冷系統(tǒng)比較接近，所以制冷系統(tǒng)的改型比較容易；的改型比較容易；傳熱性能比傳熱性能比CFC-12CFC-12好，因此制冷劑的用量可好，因此制冷劑的用量可大大減少。大大減少。 但是但是HFC134aHFC134a與現(xiàn)有礦物質(zhì)的冷凍機(jī)與現(xiàn)有礦物質(zhì)的冷凍機(jī)油不溶合，

15、因此不得不為之尋找新的油不溶合，因此不得不為之尋找新的壓縮機(jī)油。壓縮機(jī)油。 現(xiàn)已開發(fā)出兩種與現(xiàn)已開發(fā)出兩種與HFC-134aHFC-134a溶合的油，溶合的油，它們的代號(hào)為它們的代號(hào)為PAGPAG及及ESTERESTER，而而PAGPAG油應(yīng)油應(yīng)用較為普遍。用較為普遍。 存放存放HFC-134aHFC-134a的容器標(biāo)識(shí)為淺藍(lán)色，而存的容器標(biāo)識(shí)為淺藍(lán)色，而存放放CFC-12CFC-12的容器為白色；的容器為白色；HFC-134aHFC-134a制冷系統(tǒng)連接軟管是用橡膠和尼制冷系統(tǒng)連接軟管是用橡膠和尼龍?zhí)刂贫傻?，并且在其外部有汽車工程學(xué)龍?zhí)刂贫傻模⑶以谄渫獠坑衅嚬こ虒W(xué)會(huì)的印記會(huì)的印記(

16、(SAE#J2196)SAE#J2196)；而而CFU12CFU12制冷系統(tǒng)連制冷系統(tǒng)連接軟管常用一般橡膠管。接軟管常用一般橡膠管。5、醫(yī)藥、保健醫(yī)藥、保健 綿陽酒精廠綿陽酒精廠工業(yè)酒精工業(yè)酒精與食用酒精區(qū)別在于它含有許多危害人體健康與食用酒精區(qū)別在于它含有許多危害人體健康的物質(zhì)。工業(yè)酒精中含有的甲醇對(duì)人視覺神經(jīng)的物質(zhì)。工業(yè)酒精中含有的甲醇對(duì)人視覺神經(jīng)有嚴(yán)重的傷害作用，攝入一定量的有嚴(yán)重的傷害作用，攝入一定量的甲醇甲醇可造成可造成失明，甚至死亡。失明，甚至死亡。雜醇油雜醇油攝入后感到眩暈。頭攝入后感到眩暈。頭痛；有害的痛；有害的醛類中甲醛醛類中甲醛是細(xì)胞原漿毒，超過是細(xì)胞原漿毒，超過3030m

17、g/Lmg/L的濃度即發(fā)生粘膜刺激癥狀出現(xiàn)燒灼感。的濃度即發(fā)生粘膜刺激癥狀出現(xiàn)燒灼感。在食品中應(yīng)用的乙醇必須為食品級(jí)，否則會(huì)造在食品中應(yīng)用的乙醇必須為食品級(jí)，否則會(huì)造成食物中毒甚至引起死亡成食物中毒甚至引起死亡 青霉素的發(fā)明青霉素的發(fā)明 英國(guó)科學(xué)家弗萊明英國(guó)科學(xué)家弗萊明19281928年年In vitroIn vitro “ “某些生物某些生物體直接朝微菌生長(zhǎng)，甚體直接朝微菌生長(zhǎng)，甚至越過并覆蓋住了微菌，至越過并覆蓋住了微菌，而葡球菌卻在微菌而葡球菌卻在微菌2.52.5cmcm出停下，這顯示出停下，這顯示微菌種含有對(duì)葡球菌有微菌種含有對(duì)葡球菌有溶菌作用的物質(zhì)溶菌作用的物質(zhì)”In vivoIn

18、vivo mice mice1929 1929 publish a paperpublish a paper1933年年牛津大學(xué)化學(xué)家歐內(nèi)斯特牛津大學(xué)化學(xué)家歐內(nèi)斯特. .金在研究酶時(shí)，無金在研究酶時(shí)，無意中發(fā)現(xiàn)了弗萊明關(guān)于溶菌酶的報(bào)告。意中發(fā)現(xiàn)了弗萊明關(guān)于溶菌酶的報(bào)告。病理學(xué)家弗里羅病理學(xué)家弗里羅19401940年年，毒性試驗(yàn)，毒性試驗(yàn)次年次年，臨床，臨床二次世界大戰(zhàn)二次世界大戰(zhàn)青霉素的發(fā)現(xiàn)，是青霉素的發(fā)現(xiàn)，是2020世紀(jì)最引人注目的單項(xiàng)醫(yī)世紀(jì)最引人注目的單項(xiàng)醫(yī)學(xué)成就，是抗生素紀(jì)元的開始。學(xué)成就，是抗生素紀(jì)元的開始。澳大利亞病理學(xué)家霍華德澳大利亞病理學(xué)家霍華德. .弗羅里弗羅里19451945

19、年諾貝爾醫(yī)年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)副作用副作用6.一把雙刃劍一把雙刃劍特氟隆特氟隆( (TeflonTeflon全氟辛酸銨全氟辛酸銨 ) ) 是美國(guó)杜邦公司對(duì)其研發(fā)的所有碳?xì)錁渲目偡Q。由于其獨(dú)特優(yōu)異的耐是美國(guó)杜邦公司對(duì)其研發(fā)的所有碳?xì)錁渲目偡Q。由于其獨(dú)特優(yōu)異的耐熱熱(180-260)(180-260)、耐低溫、耐低溫(-200)(-200)、自潤(rùn)滑性及化學(xué)穩(wěn)定性能等，曾被、自潤(rùn)滑性及化學(xué)穩(wěn)定性能等，曾被稱為稱為“拒腐蝕、永不粘的特氟隆拒腐蝕、永不粘的特氟隆”。它在不粘鍋，其他如衣物、家居、。它在不粘鍋，其他如衣物、家居、醫(yī)療甚至宇航產(chǎn)品中也有廣泛應(yīng)用。醫(yī)療甚至宇航產(chǎn)品中也有廣泛應(yīng)

20、用。 美國(guó)環(huán)保局評(píng)估致癌風(fēng)險(xiǎn)：美國(guó)環(huán)保局評(píng)估致癌風(fēng)險(xiǎn)：對(duì)人類致癌對(duì)人類致癌對(duì)人類可能致癌對(duì)人類可能致癌對(duì)人類有致癌潛在作用的證據(jù)對(duì)人類有致癌潛在作用的證據(jù)信息不足以評(píng)估致癌作用信息不足以評(píng)估致癌作用不大可能致癌不大可能致癌每一片夾層玻璃均乃采每一片夾層玻璃均乃采用杜邦用杜邦ButaciteButacite 0.76mm0.76mm厚度的膠膜厚度的膠膜DTT:DTT:二對(duì)氯苯基三氯乙烷，二對(duì)氯苯基三氯乙烷，19421942年投放市場(chǎng)年投放市場(chǎng)19481948年，瑞士化學(xué)家米勒（年，瑞士化學(xué)家米勒（P.H. P.H. Muller),Muller),獲生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：對(duì)殺滅多

21、種害蟲有效，對(duì)人和對(duì)殺滅多種害蟲有效，對(duì)人和家畜無害，效力持久，無刺激性，家畜無害，效力持久，無刺激性，穩(wěn)穩(wěn)定性好定性好害處：害處：1.1.擴(kuò)散范圍廣，擴(kuò)散范圍廣，害蟲的天敵被消害蟲的天敵被消滅，害蟲卻產(chǎn)生滅，害蟲卻產(chǎn)生抗藥性?？顾幮浴?.2.污染，即使暴污染，即使暴曬和高溫也很難曬和高溫也很難時(shí)期揮發(fā)和分解。時(shí)期揮發(fā)和分解。土壤土壤- -水，大氣水，大氣- -動(dòng)物和人動(dòng)物和人- -中樞和中樞和肝臟肝臟- -痙攣或死亡痙攣或死亡世界環(huán)境中已積存了世界環(huán)境中已積存了1010億磅的億磅的DTTDTT 1920s各國(guó)相繼禁止使用各國(guó)相繼禁止使用世界上有近世界上有近3030萬種昆蟲，而只有萬種昆蟲，而只有30003000種是有毒的。種是有毒的。但但 DTTDTT的毒殺范圍卻囊括了多種的毒殺范圍卻囊括了多種益蟲。而且很有可能害蟲的天敵被益蟲。而且很有可能害蟲的天敵被消滅了，害蟲卻未滅跡。消滅了，害蟲卻未滅跡。一些害蟲產(chǎn)生抗藥性，如傳播斑一些害蟲產(chǎn)生抗藥性，如傳播斑疹傷寒的體虱疹傷寒的體虱因此，人類迫切需要一種新的無因此，人類迫切需要一種新的無污染的物質(zhì)來控制害蟲，這便促進(jìn)污染的物質(zhì)來控制害蟲，這便