生命的化学组成基础
(二)生物的化学组成解析
★碳原子的不同排列方式和长短是生物分子多 样性的基础：碳原子相互连接成链或环，形成各种 生物大分子的基本结构。
★生物大分子的基本 性质还取决于与碳骨架相 连接的功能基团
生物体中的有机化合 物主要含有羟基、羰基、 羧基和氨基等功能基团， 这些基团几乎都是极性基 团。极性使得生物分子具 有亲水性，有利于这些化 合物稳定于有大量水分子 存在的细胞中。
2.1 生命的化学基础
●生物体的主要元素
组成生物体的主要元素包 括C、H、O、N、P、S、 Ca等，这7种元素约占生物 体的99.35%，其中C、H、 O、N 4种元素占96%。
★微量元素
Fe、Cu、Mo、Zn、Mn、 Ni、I、Si等。其中，
Fe所有的生物所需；I主要 是脊椎动物所需（每天摄入 0.15毫克即可满足需要）。
★磷脂是生物膜的主要成分。磷酸
胆碱一端为极性的头，两个脂肪酸一端
为非极性的尾；其中一个脂肪酸通常含
不饱和双键，因此总有点弯折。
●类固醇 也称甾醇，以环戊烷多氢菲为基础，不含脂肪 酸，但具有脂类性质。
★其中胆 固醇主要存在 于动物细胞内， 既是细胞膜的 重要成分，也 是血中脂蛋白 复合体的成分， 与动脉硬化有 关。
生物具有多样性，但生物体的化学组成基本相似。
●生物体的主要生物分子 分为无机分子和有机分子。 ★无机分子：无机盐和水。 ★有机分子：蛋白质、核酸、 脂类和多糖是组成生物体最 重要的生物大分子。 ★水：是生物体内所占比例 最大的化学成分。
不同的生物体，其分子组成也大体相同。
●生物大分子的基本特性
★结构复杂：构成生物分子的结构单元分子具 有不同的排列组合，并可以进一步形成非常复杂 的三维空间结构；
组成人体生命的化学元素
组成人体生命的化学元素组成人体生命的化学元素人体是由化学元素组成的，组成人体的元素有60多种。
其中有钙、钠、钾、镁、碳、氢、氧、硫、氮、磷、氯等11种属必需的定量元素，集中在元素周期表头20个元素内，另有铁、铜、锌、锰、钴、钒、铬、钼、硒、碘等十余种必需的微量元素。
我在这里整理了相关学问，快来学习学习吧!组成人体生命的化学元素人铁、铜、锌、锰、钴、钒、铬、钼、硒、碘等十余种必需的微量元素。
其中钙、钠、钾、镁四种元素约占人体中金属离子总量的99%以上。
它们大多以化合物形式存在于人体之中，当膳食中某种元素缺少或者含量不足时，会影响人体的健康。
在这里为大家介绍几种元素在人体中的作用：1.氮氮是人体必需的定量元素之一，也是构成蛋白质的重要元素，氮占蛋白质分子重量的16%~18%。
蛋白质是构成细胞膜、细胞核、各种细胞器的主要成分。
动植物体内的酶也是由蛋白质组成。
此外，氮也是构成核酸、脑磷脂、卵磷脂、叶绿素、植物激素、维生素的重要成分。
由于氮在植物生命活动中占有极重要的地位，因此人们将氮称为生命元素。
植物缺氮时，老器官首先受害，随之整个植株生长受到严峻阻碍，株形矮瘦，分枝少、叶色淡黄、牢固少，子粒不饱满，产量也降低。
蛋白质是生物体的重要组成物质，有多种蛋白质的参与才使生物得以存在和连续。
例如，有血红蛋白;有生物体内化学变化不行缺少的催化剂酶;有担当运动作用的肌肉蛋白;有起免疫作用的抗体蛋白等等。
各种蛋白质都是由多种氨基酸组合而成的。
氮是各种氨基酸的一种主要组成元素。
2.钙钙是人体重要元素之一，也是人体中含量最丰富的金属元素，含量仅次于碳、氢、氧、氮，正常人体内含钙大约1千克~1.25千克。
每千克无脂肪组织中平均含钙20克~25克。
钙是构成人体骨骼和牙齿的重要成分，它参加人体的很多酶反应、血液凝固，维持心肌的正常收缩，抑制神经肌肉的兴奋，巩固和保持细胞膜的完整性。
缺钙会引起软骨病，精神松弛，抽搐，骨质疏松，凝血机制差，腰腿酸痛。
普通生物学：第2章 生命的化学基础
(1) 游离态，调节细胞的渗透压、PH值； (2) 合成有机体的原料； (3) 与有机物质结合，组成具有特殊性质的蛋
白质或作为酶的辅助因子，参与代谢活动。
3）单糖
多羟基醛或多羟基酮及其缩合物和某些衍生物称为糖。
（葡萄糖结构式）
天然单糖 大多数是 D-型糖
C1上羟基位置不同 时出现α-，β-两种 构型
氨基酸的α碳原子为手性碳原子，根据旋光性的不同， 左旋和右旋氨基酸分别命名为L- α-氨基酸（左旋）和 D- α-氨基酸（右旋），两者之间互为镜像体。 生物界种的各种蛋白质（除一些细菌的细胞壁中的短肽 和个别抗生素外）几乎都是由L- α-氨基酸所构成；含 D- α-氨基酸的极少。
氨基酸的功能：
（1）作为组建蛋白质的元件 （2）有的氨基酸或其衍生物具
一个氨基酸的羧基和另一个 氨基酸的氨基脱水缩合形成肽键
一条肽链的两端有不同结构和性质： 一端的氨基酸残基带有游离氨
基，称氨基端； 另一端的氨基酸残基带有游离
羧基，称羧基端。
2）、单糖通过糖苷键联成多糖链
（1） 贰糖
对贰糖结构的了解包括弄清楚：
单糖基成份
α－还是β－糖苷键
取代位置
麦芽糖
一条多糖链的两端有不同结构和性质： 一端的糖基有游离的半缩醛羟基，称还原端； 另一端的糖基没有游离的半缩醛羟基， 称非还原端。
吡喃型
（葡萄糖结构式）
单糖的生物功能： A、作为多糖的组成元件 B、作为燃料 C、组成寡糖参与细胞信号传递
4）氨基酸
氨基酸是同时具有α－氨基和α－羧基的小分子
（氨基酸通式）
参与蛋白合成的共有20种天然氨基酸的α碳原子上均连 接这4种基团，即： α羧基、 α氨基，一个H原子和一 个R基(除甘氨酸中为H原子外）R基代表任意基团。
生命科学导论04-生命的基本化学组成
（2）无机盐
一般以离子状态存在，Na+、K+、Ca2+、Mg2+、 Cl-、HPO4 2-
作用：
（1）对细胞的渗透压和PH起着重要作用 内环境稳定：PH值
生物生存3~8.5，各种生物、各种组织均有 适宜的PH范围，细胞中的离子有一定的缓冲能力。
作用： （2）酶的活化因子和调节因子，Mg++,Ca++ （3）合成有机物的原料, PO4 3 -合成磷脂、核 苷酸 （4）动作电位、肌肉收缩等， Na+、K+、Ca2+
磷脂是生物膜脂质双层的主要成分，也是
代谢中的一种甲基供体。
类固醇 类固醇也称甾类，以环戊烷多氢菲为基础，不 含脂肪酸，但具有脂类性质， 不同化合物只是在母核上连上不同的侧链基 团和取代基团。
生理功能
参与血液循环中脂类的运输； 是细胞膜的组分； 帮助油脂消化吸收； 性激素均是甾类化合物； 皮质激素也是甾类化合物，调节糖代 谢和水盐平衡
4.4 蛋白质 蛋白质的主要种类和功能
1. 2. 3. 4. 结构蛋白：生物结构成分，如胶原蛋白、角蛋白等； 伸缩蛋白：收缩与运动，如肌纤维中的肌球蛋白等； 防御蛋白：如免疫球蛋白、金属硫蛋白等； 贮存蛋白：贮存氨基酸和离子等，如酪蛋白、卵清蛋白 、载铁蛋白等； 5. 运输蛋白：运输功能，如血液中运送O2与CO2的血红蛋白 和运送脂质的脂蛋白；控制离子进出的离子泵等； 6. 激素蛋白：调节物质代谢、生长分化等，如生长激素； 7. 信号蛋白：接受与传递信号，如受体蛋白等； 8. 酶：催化功能，包括参与生命活动的大多数酶。
2.1.2
生物体的主要分子
不同的生物体，其分子组成也大体相同
无机分子：无机盐和水。 有机分子：蛋白质、核酸、 脂类和多糖是组成生物体 最重要的生物大分子。
普通生物学教案
普通生物学提要生命的化学基础自然界中的生命形态多种多样，从肉眼看不见的细菌、原生生物，到真菌、动物和植物。
抛开千奇百怪的形态特征和生活方式，组成生物的基本化学成分几乎完全相同。
所有的生物都是由水、无数不多的无机盐和有机分子糖类、蛋白质、脂类、核酸和维生素等组成，呈现初均一性。
构成生命的元素生命的特征之一是化学组成的均一性。
生物体的外部形态千差万别，生活习性各不相同；组成生物体的细胞也是各种各样，功能迥异，但他们的化学成分却基本相同。
在地球上自然存在的92种元素当中，在生物体中含量大于痕量存在的只有11种（大于等于0.01%）。
这11种元素的原子序数均小于21，相应的原子质量均较小。
这里面C、H、O、N、P、S、Ca占了细胞总重量的99%以上，而其中C、H、O、N四种元素就占了96%，他们是有机分子的主要组成成分。
生物之所以能够表现出生命的特征，关键在于构成生命的有机分子。
有机分子有多种，最主要的是四种，糖类、蛋白质、脂类和核酸。
其中，蛋白质、多糖和核酸分别是由相似的结构单元，通过缩水化合连接起来的巨大分子，称为生物大分子。
糖类生物学上的糖，不但包括我们日常生活中糖的概念，还包括淀粉、纤维素等。
他们大部分是绿色植光合作用的产物，主要由碳、氢和氧组成。
他们的结构通式是Cn（H2O）n，所以过去又称碳水化合物。
但并非组成如此的都是糖，如甲醛、乙酸等。
糖类的功能:1、提供能量：葡萄糖2、结构成分：纤维素的细胞壁、几丁质3、生物合成的原料：光合作用合成的糖，进一步合成蛋白质、核酸、维生素等4、识别作用：血型物质糖类物质，根据水解情况分类：凡不能够水解成更小分子的糖叫单糖；水解成少数几个单体的糖，叫寡糖，以双糖最重要，蔗糖、麦芽糖、乳糖；能够水解成多个单糖分子的，叫多糖，如淀粉、纤维素、糖原。
单糖多羟基醛或多羟基酮旋光异构：甘油醛，不对称碳原子镜像对称手性分子D-型 L-型，与甘油醛对比，与实际上的旋光无关。
生命的化学基础 复习笔记
生命的化学基础复习笔记一、原子和分子1．生命需要多种元素（1）概念①元素元素是具有相同核电荷数的一类原子的总称。
②原子原子是化学变化中的最小粒子，半径约为（2～3）×10-8cm，由质子、电子和中子组成。
质子带正电荷，电子带负电荷，质子与电子的电荷大小相等，符号相反；中子则不带电荷，中子的质量与质子的相等。
③同位素同位素是指质子数和电子数都相同，但中子数不同的原子，它们在周期表中的位置相同。
利用放射性同位素显示某种原子在生物体内的来踪去迹的技术称为同位素示踪。
（2）人体必需的25种元素①主要元素（大量元素）C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，共占99.35%，其中C、H、O、N占96.3%.②微量元素含量少于0.01%，见表2-1。
并非所有生物所需要的元素都是相同的，植物所需要的元素只有17种。
表2-1人体必需的元素2．化合物由元素组成（1）化学键原子之间发生反应形成化合物的关键在于电子的共用或得失，即化学键的形成。
化学键基本上有两类：离子键和共价键。
（2）离子键离子键是两个电荷符号相反的离子彼此吸引形成的，所形成的化合物是电中性的。
盐都是由离子键形成的化合物，在自然界中通常以晶体的形式存在。
（2）共价键共价键是由两个原子间共用一对或多对电子而形成的。
这种由共价键连接起来的两个或多个原子是分子，如H2，共价键包括单键、双键等。
3．水是细胞中不可缺少的物质水有许多特性：（1）水是极性分子；（2）水分子之间会形成氢键；（3）液态水中的水分子具有内聚力；（4）水分子之间的氢键使水能缓和温度的变化；（5）冰比水轻；（6）水是极好的溶剂；（7）水能够电离。
4．化学反应使原子重组化学反应并不能创造或破坏原子，它只能将原子重新组合，所以化学反应是破坏已有的化学键，形成新的化学键。
二、组成细胞的生物大分子1．碳是组成细胞中各种大分子的基础（1）碳的重要性①细胞所合成的几乎所有分子都含有碳，活的生物体内含碳化合物的量仅次于水；②除一氧化碳、二氧化碳和碳酸盐等少数简单化合物外，含碳化合物统称为有机化合物。
生命的化学基础
2、核酸的高级结构
Erwin Chargaff （1905－1995）
Chargaff ’s rule： A%＝T% G%＝C%
DNA molecule X-ray diffraction Rosalind Franklin Rosalind Franklin and DNA. 1920-1958 James Watson, Francis Crick, and Maurice Wilkins received a Nobel Prize for the double-helix model of DNA in 1962, four years after Franklin's death at age 37 from ovarian cancer
第四章 生命的化学基础
主讲：秦桂香
青海大学生物科学系
第一节
自然界
构成生命的元素和分子
所有的 生命物 体都由 三类物 质组成 水、无 机离子 和生物 分子
一、生命体的元素组成
组成生命体的物质是极其复杂的。但在地球上
存在的92种天然元素中，只有28种元素在生物 体内被发现 第一类元素：包括C、H、O和N四种元素，是 组成生命体最基本的元素。这四种元素约占了 生物体总质量的99%以上。 第二类元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和 Mg。这类元素也是组成生命体的基本元素。 第三类元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。 是生物体内存在的主要少量元素。 第四类元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、I、 Mo、Se、Si等。
（4）参与血凝过程：钙为一种凝血因子， 在凝血酶原转变为凝血酶时起催化作用。 没有钙，血液凝固将出现障碍。
（5）其他：钙离子具有调节渗透压和维持 酸碱平衡等作用。此外，钙是各种生物 膜的成分，是维持细胞内胶质完整性所 必需。
普通生物学复习要点
普通生物学复习要点第一章生命与生物科学生物（生命）的特征：化学成分的同一性；严整有序的结构；应激性；内稳态；新陈代谢；生长发育；繁殖与遗传；适应与进化生物界是一个多层次的组构系统•生命是主要由核酸和蛋白质组成的具有不断自我更新能力的多分子体系的存在形式，是一种过程，是一种现象。
第二章生命的化学基础☐组成生命的最重要的六种无机元素是：C、H 、O、N 、P 、SH、O、N、C分别共用1，2，3，4个电子对，是可获得稳定构型的最小原子。
O、N、C能形成多种化学价，如：H2O2（-1），O2（0），H2O（-2）O是次于F、Cl的第三个跟原子最有亲和力的原子。
☐生物小分子与生物大分子之间的关系生物大分子主要有三大类：蛋白质核酸多糖它们都是由生物小分子单体通过特有的共价键联结而成。
•（1）氨基酸通过肽键联成肽链•寡肽：含有10 左右氨基酸残基（如二肽、五肽、八肽）•多肽：含10－20 个氨基酸残基•蛋白质：含几十个氨基酸残基（固定空间结构+ 特定功能）•注意：肽链有方向性。
肽链的两端具有不同结构和性质氨基端（N 端），羧基端（C 端）（2）单糖通过糖苷键联成多糖链。
糖苷键不同导致多糖的立体结构差异。
•淀粉和纤维素都由葡萄糖组成，它们之间主要区别在于α－糖苷键和β－糖苷键的区别•注意：多糖链也有方向性，有还原端和非还原端（3）核苷酸通过磷酸二酯键连成核酸DNA具有方向性：一端的核苷酸，其5’－C没有进入磷酸二酯键，称5’末端；另一端的核苷酸，其3’－C没有进入磷酸二酯键，称3’末端。
☐组成蛋白质的氨基酸有20种。
其共同特点是具有α碳原子，α碳原子上同时连有一个氨基和一个羧基。
各种氨基酸的区别在侧链基团-R☐常见的氨基酸类型（亲水/疏水；酸/碱；含硫…）疏水氨基酸：亮氨酸亲水氨基酸：丝氨酸酸性氨基酸：天冬氨酸碱性氨基酸：精氨酸含硫氨基酸：半胱氨酸含羟基氨基酸：苏氨酸带环氨基酸：酪氨酸☐氨基酸的功能（1）作为组建蛋白质的元件（2）有的氨基酸或其衍生物具有生物活性（代谢调节、信号传递等）☐生命体中典型的单糖，二糖，多糖多羟基醛或多羟基酮称为糖☐蛋白质的一，二，三，四级结构蛋白质的一级结构是指肽链中氨基酸的排列顺序•蛋白质的二级结构邻近几个氨基酸残基形成的一定的结构形状包括：α—螺旋，β—折叠，β—转角，无规卷曲，无序结构蛋白质的三级结构：整条肽链盘绕折叠形成一定的空间结构形状。
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蛋白质是生物体的重要组成成分 蛋白质一词最初来源于希腊文II，是“最原初的”，
“第一重要的”意思。蛋白质在生物体中占有特殊的地位。 它占细胞干重的一半以上，是生命的物质基础。
许多蛋白质（酶）具有催化活性，参与几乎所有的生命 活动过程，物质运输、营养储存、肌肉收缩、肌体防御功 能、信息传递受体、调节蛋白等。
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6.碘 甲状腺素的主要成分。促进机体生长和智力发育。 7.氟 预防龋齿和老年骨质疏松症，促进伤口愈合、 铁的吸收。 8.铜 细胞色素C氧化酶、血浆铜兰蛋白等组成成分， 促进铁的吸收，保护神经系统的正常运转。 9.铬 人体和动物必不可少的一种微量元素。是葡萄糖耐 量因子的组成成分，具有激活胰岛素和降低血糖的作用。 其它 锗、锰、镁、磷、铝、汞
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水
生命 活动 之本
水与健康
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三、生物有机分子
（一） 氨基酸与蛋白质
1、氨基酸
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天然存在的氨基酸180多种，蛋白质中的氨基酸共有20 种。其通式上的R基团的不同结构决定不同的氨基酸，也决 定各种氨基酸在溶解度以及在其它特性上的差异。
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第一节 参与细胞组成的生物元素、 生物小分子和生物大分子
一、自然界中的元素
原子核 原子
质子 中子
电子
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同位素—— 原子核内质子数相同，但中子数不同，这些原子虽然
有不同的质量，但是化学性质相同，仍然属于同一种元素， 在元素周期表中占有同样的位置。
1.氨基酸的通式
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天然氨基酸的结构与性质
（1）除甘氨酸外，其它19个氨基酸的碳原子都为不对称 碳原子，有同分异构体（D型和L型），其水溶液具有旋 光性， 19种主要的天然氨基酸都是L-氨基酸；
（2）因R基团或侧链的特性，氨基酸在水溶液中解离性质 不同，可分为疏水性氨基酸和亲水性氨基酸；
（3）-丙氨酸、甲状腺素等特殊结构的氨基酸，具有特殊 的生物学活性；γ-氨基酸
（4）赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏 氨酸、色氨酸和缬氨酸，这8种氨基酸体内不能合成，为 必需氨基酸。婴儿还要加上组氨酸。
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氨基酸的功能和实际应用 # 蛋白质合成的原料 # 氨基酸及衍生物具有生物学活性 # 谷氨酸钠作为调味品
放射性同位素在生命科学中有广泛的用途，如用来研 究体内代谢途径、疾病诊断、疾病治疗、诱变育种等。
基因突变的内因之一。
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二、生物体的元素组成
1.参与生物体组成的元素 构成生物体的元素约30种。
2.生物体中的大量元素 也称常量元素。其中C、H、O、N 4种元素含量最
高，至少占体重5%以上。N、P和S是构成生命至关重 要的蛋白质和核酸必不可少的元素。 3. 不可忽视的微量元素
如果人体倾向酸性，细胞的作用就会变差，废物不易排出，肾脏、 肝脏的负担加大，新陈代谢缓慢，各种器官的功能减弱，易得病，老 化加快。癌症患者几乎都是酸性体质。
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酸性过多引起的成年人疾病
1、强酸与钙、镁等碱性矿物质结合为盐类，即固体酸性物， 从而导致骨质疏松症等疾病。
2、强酸或酸性盐堆积在关节或器官内引起相应炎症，导致动 脉硬化、肾结石、关节炎、痛风等疾病。
3、酸性废弃物堆积，使附近的毛细血管被堵，血液循环不畅， 导致糖血尿、肾炎及各种癌症。
4、胃肠道酸性过多引起便秘、慢性腹泻、尿酸、四肢酸痛， 胃酸过多导致烧心、反酸、胃溃疡等。另外，酸性体质会 影响孩子的智力。
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pH值对健康的影响
正常人血液pH值在7.35~7.45之间，但这部分碱性体质者只占 总人群的10％左右；大多数人为酸性体质，pH值在7.35以下，身体 处于健康和疾病之间的亚健康状态，医学上称为酸性体质者。
酸性体质者常会感到身体疲乏、记忆力衰退、注意力不集中、腰 酸腿痛。如不注意改善，就会继续发展成疾病。当人的体液pH值＜7 时，会产生重大疾病，6.9时变成植物人，6.8~6.7时就会死亡。
Fe、Zn、Mn、I、Mo等这些微量元素在生物体内 含量甚少，一般在百万分之一甚至十亿分之一。它们是 人体健康必不可少的元素。
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元素与健康
1.Na+和K+ 共同调节机体和细胞的渗透压。高血压与钠的摄入量过高有关。 钾维持神经肌肉应激性及心脏的正常功能。NaCl—食盐。 2.钙 成人体内钙总量正常为1200g，99%存在于骨骼和牙齿，其余以离子 状态存在于软组织、血液、细胞外液。钙的吸收。 3.铁 血红蛋白和肌红蛋白的组成成分。血红素铁形式易吸收。 4.锌 成人含锌量约为2.5g。多种酶的组成成分。 5.硒 参加谷胱甘肽过氧化物酶的组成，在人和动物体内起到抗氧化作用，是 延长寿命、防止细胞中毒的重要营养物质。解毒重金属。增强机体对疾病的抵 抗力。预防和抑制肿瘤。
蛋白质还决定物种的种属特异性。
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蛋白质的相对分子量
蛋白质的相对分子量决定于所含氨基酸的多少。一般按每 个氨基酸残基平均分子量110来计算。如有100个氨基酸残基， 分子量 110×100=11000 Da（道尔顿）。同理，知道蛋白 质的相对分子量可估计出其氨基酸残基的数目。
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酸性体质之起因——
酸性体质是人体大量摄入高脂肪、高蛋白、高热量食物的结果。当 酸性物质超过了人体自身的调节能力，或人体对酸碱平衡的调节能力受 到影响时，人体环境的平衡被打破，就产生了酸性体质。
食品按其元素成分，可分为碱性食品、中性食品和酸性食品三大类。 含磷、氯、硫、碘等元素多的食品一般为酸性食品，如面粉、肉类、 谷物、油脂、酒类、白糖等。 含钾、钠、钙、镁等元素多的食品一般为碱性食品，如水果、蔬菜、 豆制品、乳制品、海带、碱性饮料等。 酸味食品不都是酸性食品。以橘子为例，它含有较为丰富的钾，所 以不是酸性食品，而是碱性食品。