第一篇生命的化学基础

第一篇 细胞与生物大分子 生命的化学基础 细胞的基本形态结构与功能 细胞代谢 细胞的分裂与分化1生命的化学基础2生命的化学基础 生命需要约 25种元素 水是细胞中不可缺少的物质 组成细胞的大分子 多糖 脂质 蛋白质 核酸3生物体的元素组成 生物体内含量最高的元素是 C、 H、 O、 N，（约 90%） 其次是 Ca2+、 Mg2+ 、 S、 P、 Na+ 、 K+ 、Cl 微量元素更重要的是营养学上的意义 无机盐（通常以离子状态存在）： 维持细胞的渗透压和 pH值、酶调节因子、结构成分4水 水是极性分子 水分子之间会形成氢键 液态水分子具有内聚力 水分子之间的氢键使水能缓和温度的变化 冰比水轻 水是极好的溶剂 水能够电离5糖类 能量物质 单糖 葡萄糖、核糖、脱氧核糖 双糖 蔗糖、麦芽糖 多糖 淀粉、纤维素、果胶、半纤维素 贮藏物质 淀粉、糖原 结构物质 纤维素、几丁质6单糖 多羟基醛或多羟基酮不能再水解的碳水化合物 结构： 除二羟基丙酮（丙酮糖）外，所有单糖都含手性碳原子，故都具有一定的立体构型和旋光异构现象； 自然界存在的单糖几乎都是 D型糖； 变旋现象和环状结构 物理性质： 有甜味，无色结晶，易溶于水，可溶于乙醇和吡啶，但不溶于乙醚、丙酮、苯等有机溶剂；除丙酮糖外，都具有旋光活性，且存在变旋现象。 化学性质： 官能团羰基和羟基可以进行氧化、加成、成苷、酯化、成醚等反应；官能团和羟基共同参与一些反应，如差向异构化。7双糖和多糖 双糖 还原性双糖：麦芽糖、纤维二糖、乳糖； 非还原性双糖：蔗糖、海藻糖 多糖 淀粉、糖原、纤维素、果胶质、粘多糖、肝素、甲克素（几丁质）8淀粉 肝糖元 纤维素 几丁质 9脂质 结构物质、能量物质 贮存脂类 甘油脂（脂肪、油） 营养学意义：亚油酸、亚麻酸 油脂工业 酸败 结构脂类 蜡、磷脂 白蜡、羊毛脂 磷脂和鞘脂： 磷酸甘油脂（卵磷脂、脑磷脂）、神经鞘磷脂 功能脂类 Va、 Vd、各种类固醇 萜类：视黄醛、樟脑、天然橡胶 固醇类：胆固醇、胆汁酸、性激素、皮质激素、昆虫蜕皮激素 其他： 肥皂、表面活性剂（乳化剂、起泡剂、洗涤剂、分散剂）10蛋白质 结构物质、酶 蛋白质的元素组成： C、 H、 O、 N（部分包含 S、 P、 Fe、 Cu、 Zn、 I） 粗蛋白质（ %） =氮 % * 6.25 蛋白质是由氨基酸聚合形成的生物大分子 分类： 结构蛋白 胶原蛋白、丝蛋白、角蛋白等 功能蛋白 酶、激素、抗体等 其他：载体蛋白、通道蛋白等11蛋白质由 20种氨基酸组成12氨基酸a 通式HRHOOC C NH213b 氨基酸的结构和性质n 根据氨基酸的溶解性质分为疏水氨基酸和亲水氨基酸；疏水氨基酸 ：丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸亲水性氨基酸： 甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷酰胺、赖氨酸、精氨酸、组氨酸14b 氨基酸的结构和性质 根据氨基酸侧链基团的解离性质分为非极性侧链基团氨基酸、极性侧链基团氨基酸和具有可以解离侧链基团的氨基酸非极性侧链基团氨基酸： 甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸极性侧链基团氨基酸： 丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺具有可以解离侧链基团的氨基酸： 天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸15c.除甘氨酸外， 19种氨基酸都是L氨基酸它们的水溶液具有旋光性；它们有两种同分异构体。16d.特殊结构的氨基酸丙氨酸： 泛酸（ VB3）的组成成分氨基丁酸： 神经递质甲状腺素不在蛋白质组成中出现，却都具有高的生物活性，在生命活动的不同环节起不同作用。17e.必需氨基酸缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、赖氨酸18蛋白质的结构 一级结构：长肽链 二级结构： 螺旋状或 折叠状空间构象 三级结构：卷曲状、折叠状、盘绕状复杂空间构象 四级结构 ：亚基缔合为稳定的空间结构 19蛋白质的高级结构一级结构二级结构三级结构四级结构20蛋白质的性质 旋光性和光吸收 两性反应和等电点 胶体性质 沉淀作用 变性作用 水解反应 颜色反应 21核酸 遗传物质 DNA（脱氧核糖核酸） 主要存在于细胞核中 RNA（核糖核酸） 主要存在于细胞质中 核酸的元素组成： C、 H、 O、 N 、 P 粗核酸（ %） =磷 % * 10.5 由 核苷酸 聚合形成的生物大分子22核苷酸 碱基（嘌呤或嘧啶） 糖（核糖或脱氧核糖） 磷酸碱基（嘌呤或嘧啶） 糖（核糖或脱氧核糖）核 苷 酸核 苷磷 酸23核酸的结构 一级结构：多核苷酸线性长链中 4种不同核苷酸的排列顺序 高级结构DNA二级结构：双螺旋模型更高级结构：在双螺旋基础上进一步折叠盘绕形成相对稳定的空间结构RNA无双螺旋，单链的局部区域配对，可进一步扭转折叠形成一定的空间结构24DNA的结构模型 25核酸的功能 DNA：遗传信息的载体，通过复制把遗传信息传递到下一代；在 RNA的帮助下， DN