《生命的化学》PPT课件.ppt

第二章生命的化学 2 1生命的元素构成 其它的还有 PSCaKNaClMgFe IMnCoCuZnSeNiBSi等元素 99 以上 C 18 H 10 O 65 N 3 2 2细胞的分子组成 地球上之所以有生命是由于水的广泛分布 其它的星球也可能存在水 气态 金星 Venus 冰雪 火星 Mars 游离水 广谱的溶剂 物质运输的载体 结合水 结构物质 维持温度稳定 2 2 1水和无机盐 水 参与反应 水分子是极性分子 具有非均等共享的共价键 与非极性分子的平等共享不同 水分子间存在氢键 单个较弱的氢键成千上万在一起变得相当强 水分子间因而具有很强的相互连接特性 维持细胞的渗透压和pH值 酶活化和调节 结构成分 通常以离子状态存在 无机盐 pHofsomecommonitems 柠檬 唾液 镁 氨水 2 2 2生物分子简介 1 通过生命活动形成 特征 2 具有炭架 糖类 脂类 蛋白质 核酸 糖蛋白 糖脂 核蛋白 脂蛋白 生物分子 生物大分子结合物 生物分子结构中常见的原子 Hydrogen H Oxygen O 共有的 特定生物分子中所有的 Nitrogen N Sulfur S Phosphorus P Carbon C 碳有4个外层电子 最多可以连接4个其它原子 通常是H O N 或者另一个C 由于碳可以和另外的碳原子形成共价键 这就使得作为生物分子骨架的碳链或者碳环得以可能形成 碳原子的四个结合位 C C双键 甲烷 单体 Monomer 可以结合形成聚合体 polymers 3个以上单体组成 C C83 1Kcal moleC C147Kcal mole 实验式 Empiricalformula 表明了构成分子的原子种类 表明了原子的排列和在分子内的连接 结构式 Structuralformula 实验式相同结构式不同的分子 异构体 Isomers 甘露糖 山梨糖 功能团 特殊的化学特性是其独特的功能团的作用 而不是某个原子的单独功能 具有特定结构和功能的原子簇 生物分子中的部分功能团 一般是脱水合成 常常会脱掉一分子水 dehydration 并形成一个新的化学键 synthesis 与缩合反应相反 它是多聚物的断裂过程 水分子的 OH和 H分别连接到水解产物上 缩合反应 Condensation 水解 Hydrolysis Hydration 生物小分子和生物大分子的关系 小分子大分子复合大分子单糖多糖糖蛋白氨基酸蛋白质糖脂核苷酸核酸脂蛋白脂类 由小分子到大分子 2 2 2 1碳水化合物 一般表示式 CH2O n 功能 短时间的能量储存 单糖 较长时间的能量储存 淀粉 starch和糖元glycogen 细胞的结构组成 植物和许多原生生物 protist 细胞壁的纤维素 cellulose 单糖 Monosaccharides 核糖 C5H10O5 葡萄糖 C6H12O6 果糖 fructose 根据碳原子数分 昆虫和其它节肢动物 arthropod 外骨骼 exoskeleton 的甲壳素 chitin 分类 根据功能团分 重要单糖 醛基 OH Glucose 酮基 O 代表性糖类的链式 left 和环状 centerandright 结构式 甘油醛 D Glucose的模式图和链式结构式 二糖 Disaccharide 2个单糖分子通过脱水缩合将化学键联合在一起形成二糖 蔗糖 乳糖 半乳糖 麦芽糖 多糖 Polysaccharide 由许许多多的单糖组成 a和bglucoses等 直链淀粉 Amylose 和支链淀粉 amylopectin 脊椎动物肝脏中的糖元 纤维素和角质素仅仅由b葡萄糖构成 人类不能够消化 但是反刍动物 ruminant 和白蚁 termite 能够消化 因为这些生物的消化道中有特别的微生物 能够抵抗淀粉酶 amylase 的作用 植物细胞壁的纤维素的结构 打印纸的扫描电镜图 x1 080 多糖模式图 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 主要参与能量的长期储存 2 2 2脂类 Lipids 功能 细胞结构组分 磷脂 phospholipids 常常是3个脂肪酸分子与1个三碳的丙三醇共价连接 充当信使物 细胞内和细胞间通信的激素 组成 Composed 部分植物将过剩的能量在种子和果实中以油的形式储存 玉米油 花生油 棕榈油 向日葵油 sunfloweroil 脂肪 fat 固体 油 oil 液体 大多不饱和 多数是饱和的 动物将多余的糖转化为脂肪 起绝缘 insulator 和衬垫 cushions 作用 皮下组织 中性脂肪 饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸 C18 1 9 棕榈酸 硬脂酸 油酸 C18 2 9 12 人体不能够制造 必需从食物中摄取的脂肪酸亚油酸和亚麻酸 必需脂肪酸 Essentialfattyacid 参与前列腺素 prostaglandin 的合成 是细胞生长和特化必需的 关键作用 亚油酸 动物组织中储存的脂肪95 以甘油三酸脂 Triglycerides 的形式存在 2个不饱和脂肪酸 亚油酸 linoleicacid 和1个饱和脂肪酸 硬脂酸 stearicacid 甘油三酯分子结构 1个磷酸基团与脂肪酸相联 磷脂 极性的头部 非极性的尾部 亲水的 Hydrophobic 疏水的 Hydrophobia 类脂 蜡 在血液中 与动脉硬化 atherosclerosis 和心脏病有关 胆固醇 Cholesterol 和类固醇 steroids 存在于细胞膜 构成某些神经细胞的鞘 皮肤中的胆固醇在紫外线的作用下形成维生素 VitaminD 参与骨和牙齿的发育 4种固醇类物质的结构 睾丸激素 可的松 固醇类的内核由4个环组成 可的松 一种激素 提取自肾上腺或若干种热带植物中 用于关节病 催化作用 Catalysts 酶 enzymes 2 2 3蛋白质 功能 细胞膜等的结构组分 其它分子 比如氧 的转运载体 引发运动 化学信使 例如蛋白激素 proteinaceoushormone 结构蛋白 调控蛋白 运输蛋白 分类 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 微管 Microtubules 球状结构蛋白组成 在细胞分裂以及鞭毛 flagella 和纤毛 cilia 构成中起重要作用 胶原质 Collagen 在生物体的腱 tendons 皮革 hide 奶牛的角膜 corneas 等大量存在 角蛋白 Keratin 在指甲 fingernails 羽毛 头发和犀牛角 rhinoceroshorns 等存在 氨基酸 结构 1个氨基 NH2 和1个羧基 COOH 变化的R基 R group 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 精氨酸 天 门 冬氨酸 谷氨酸 天冬酰胺 半胱氨酸 丙氨酸 异亮氨酸 苯丙氨酸 色氨酸 酪氨酸 缬氨酸 肽键的形成 折叠 Theprimarystructure CoilorpleatduetoH bondingbetweenR groupswithinthesamemolecules 蛋白质的功能与其立体结构密切相关 肌球蛋白 Myoglobin Formedfromoneormorepolypeptides 一级结构 二级结构 三级结构 四级结构 螺旋 折叠 胰岛素 insulin 结构 蛋白质结构与功能密切相关镰刀性白血病 sickleanemia HIVp17蛋白的结构 与伽马干扰素 gammainterferon 相似 蛋白质的变性作用 高温 X射线 紫外线 强酸 强碱 重金属盐 蛋白质变性因子 二级以上结构破坏 空间排列发生变化 原有性质部分或者全部丧失 最显著的表现是溶解度降低 2 2 3核酸 Nucleicacids 功能 核苷酸 Nucleotides 组成 信息储藏 DNA 蛋白质合成 RNA 能量转换 ATP GTP NADP FADP 核糖 ribose 或者脱氧核糖 deoxyribose 磷酸基团 嘧啶 Pyrimidines 嘌呤 Purines 含氮碱基 Nitrogenousbase 5碳糖 Double ringstructures A G Single ringstructures C T U 2大类核苷酸的结构 Ribose Deoxyribose Phosphategroup A G C U T 脱氧核糖核酸 Deoxyribonucleicacid Informationstorage Functions 99 DNA的编码链和非编码链 核糖核酸 Ribonucleicacid nucleus cytoplasm alsotheribosomesontherER mRNA rRNA tRNA 思考题 2 细胞中有数千种蛋白质 这些蛋白质在结构上最根本的区别是什么 3 说明DNA的化学组成与结构 4 简述蛋白质在生命存在和延续中的主要作用 1 单糖 双糖及多糖有什么不同 并举例说明 1 Thechemicalreactionwherewaterisremovedduringtheformationofacovalentbondlinkingtwomonomersisknownas a dehydration b hydrolysis c photosynthesis d proteinsynthesis2 Themonomerthatmakesuppolysaccharidesis a aminoacids b glucose c fattyacids d nucleotides e glycerol3 Proteinsarecomposedofwhichofthesemonomers a aminoacids b glucose c fattyacids d nucleotides e glycerol Reviewquestions 4 Whichoftheseisnotafunctionoflipids a longtermenergystorage b structuresincells c hormones d enzymes e sexhormones5 Alllivingthingsusethesame aminoacids a 4 b 20 c 100 d 646 WhichoftheseisnotanucleotidebasefoundinDNA a uracil b adenine c guanine d thymine e cytosine7 Adiethighin isconsideredunhealthy sincethistypeofmaterialislargelyfoundinanimaltissues a saturatedfats b testosterone c unsaturatedfats d plantoils 8 TheformofRNAthatdeliversinformationfromDNAtobeusedinmakingaproteinis a messengerRNA b ribosomalRNA c tra