大学生命科学第二章生物的化学组成

第二章 生物的化学组成主讲：邱丽娜一、 原子和分子 生命的化学基础1 生物体的生物体的主要元素？主要元素？元 素 组 成含量最高的必需元素 其它必需元素 偶然存在的元素C 18.0 P 1.1000 Mn 痕量 V 痕量H 10.0 S 0.2500 Co 痕量 Mo 痕量N 3.0 Ca 2.0000 Cu 痕量 Li 痕量O 65.0 K 0.3500 Zn 痕量 F 痕量Na 0.1500 Se 痕量 Br 痕量Cl 0.1500 Ni 痕量 Si 痕量Mg 0.0500 As 痕量Fe 0.0040 Ba 痕量I 0.0004生物体都是由蛋白质、核酸、脂类、糖、无机盐和水 组成。哪一种分子含量最高？2 生物体的主要生物分子生物体的主要生物分子 不同的生物体，其分子组成也大体相同蛋白质、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在生命元素中，碳原子具有特别重要的作用，碳原子相互连接成链或成环，形成各种生物大分子的基本结构。3 有机化合物的碳骨架和功能基团有机化合物的碳骨架和功能基团 碳骨架 结构排列和长短决定了有机化合物的基本性质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 ， 这些功能基团几乎都是极性基团。功能基团的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。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由生物单体分子合成生物大分子多聚体往往涉及与功能基团相关的脱水反应，又称为 脱水缩合反应。使生物大分子多聚体分解为单体的分解反应往往需要有水分子参与，因此又称为 水解反应。水解反应是脱水缩合反应的逆反应脱水缩合反应 与水解反应二、糖类 主要的能源和碳源物质 ，重要的中间代谢物，部分参与细胞结构组成； 光合作用的产物； 包括 单糖 (如核糖、脱氧核糖、葡萄糖、果糖 )、寡糖 (常见的主要是二糖，如麦芽糖、蔗糖、乳糖 )及 多糖 (如淀粉、 糖原 、纤维素、几丁质、果胶、菊糖、葡聚糖、肝素 )； 可与其它物质结合成糖蛋白、糖脂、核酸等，形成重要的活性分子。为什么牛羊可以以秸秆为食物而人不可以？三、脂类 不溶于水，易溶于有机溶剂。 构成生物膜的重要物质，与细胞的表面物质、细胞识别及种的特异性、组织免疫密切相关； 可作为能量贮存在生物体内，构成生物体的保护层，防止机械损伤和热量、水分的散失； 有的具有强烈的生物活性。 可分为中性脂肪和类脂（蜡和磷脂）等n 中性脂肪 (动物 -fat)和油 (植物 -oil)由甘油醇和脂肪酸结合成的酯。 又称磷酸甘油脂 ， 与脂肪不同之处在于甘油的一个羟基不是与脂肪酸结合成酯，而是与磷酸及其衍生物(如磷酸胆碱 )结合，形成卵磷脂n 磷脂 卵磷脂是生物膜脂质双层的主要成分，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 结构蛋白 伸缩蛋白 贮存蛋白 保护蛋白 运输蛋白 激素蛋白 信号蛋白 酶和辅酶四、 蛋白质n 蛋白质的主要种类和功能l 氨基酸结构的共同特点在于，在与羧基相连的碳原子（ -碳原子）上都有一个氨基，另一个R基。n 蛋白质是由 20种氨基酸组成的生物大分子l 不同氨基酸其 R基各不相同， R基的结构决定了 20种氨基酸的特殊性质NHl 一个氨基酸的 氨基与另一个氨基酸的 羧基脱水缩合，形成肽键并生成 二肽二肽 化合物。不同数目的氨基酸以肽键顺序相连形成 多肽多肽 ， 多肽形成蛋白质分子的亚单位。 蛋白质的特定构象即蛋白质的三维空间结构和形态对于蛋白质的功能起决定性的作用。 蛋白质 变性（构象发生变化）使得 其特定的功能便立即丧失。n 蛋白质结构与功能的关系一级结构二级结构三级结构四级结构n 蛋白质的空间结构一级结构一级结构 ：是 共价连接的氨基酸残基的序列，它描述的是蛋白质的线性的（或一维）结构 。胰岛素由 51个氨基酸组成二级结构：二级结构： 是通过肽键中的酰胺氮和羰基氧之间形成的氢键维持的，一级结构盘绕 折叠 形成的有规律的结构单元 ,包括 -螺旋、 -折叠和转角等 。（ 4条 -螺旋） 原纤维 微原纤维（ 11条原纤维）巨原纤维纺锤体型皮质细胞角质膜皮质髓质头发思考题 : 毛发在湿热条件下可以拉长到原有长度的 2倍 , 为什么 ?烫发实际上是一个生物化学过程还原 做卷 氧化头发中的原纤维和巨原纤维的结构都是通过二硫键交联的，大大增加了整体结构的稳定性。-折叠丝制品很柔软 , 不能拉伸 .肌红蛋白三级结构三级结构 ：是指一条多肽链形成紧密的一个或多个球状单位或结构域，三级结构的稳定依赖于非相邻的氨基酸残基侧链的相互作用。四级结构：四级结构： 并不是每个蛋白质都具有的，只有那些是由两条或两条以上多肽链组成的蛋白质才具有四级结构，每一条肽链也称之亚基，肽链可以是相同的，也可以是不同的。蛋白质结构的研究方法核酸贮存遗传信息，控制蛋白质的合成核酸包括脱氧核糖核酸 (DNA)和核糖核酸 (RNA),都是由许多顺序排列的核苷酸组成的大分子。五、 核酸 贮存遗传信息的特殊 DNA片段称为 基因 ，它编码蛋白质的氨基酸序列，从而决定蛋白质的功能。通过蛋白质的作用， DNA实际上控制着细胞和生物体的生命过程 DNA控制蛋白质的合成是通过 RNA来实现的，即遗传信息由 DNA转