大学化学第07章-生命化学基础1课件

现代大学化学第7章生命化学基础Chapter7BasicLifeChemistry本章概要7.1氨基酸、蛋白质与酶 7.1.1氨基酸；7.1.2肽键和多肽；7.1.3蛋白质；7.1.4酶7.2糖与脂 7.2.1糖类；7.2.2脂类7.3核酸 7.3.1核酸的分类；7.3.2核苷酸的组成；7.3.3DNA的组成与结构；7.3.4结论7.4染色体、基因与遗传7.4.1染色体的组成与结构；7.4.2基因与遗传信息复习：228～245；预习：247～264；习题：13.3,13.9,13.15,13.16。7.1氨基酸、蛋白质与酶7.1.1氨基酸(TheAminoAcids)7.1.1.1氨基酸的定义分子中同时含有氨基（-NH2）和羧基（-COOH）的有机化合物称为氨基酸。在生命体中，氨基和羧基连接在同一个碳原子上，称为-氨基酸，其结构通式为:人体内的蛋白质由20种氨基酸组成。由于所处位置的不同，20种氨基酸可以组成极大数量的不同蛋白质大分子。7.1.1.2氨基酸的性质pH值的影响:在强酸性溶液中，氨基（H2N−）获得质子成为阳离子(H3N+−)；在强碱性溶液中，羧基（−COOH）失去质子成为阴离子(−COO-)；在某中性溶液中，通过分子内质子自转移生成中性内盐(H3N+−CH(R)−COO-)。在某pH值下,给定的某种氨基酸只生成中性内盐,此时的氨基酸在电场中既不向正极移动又不向负极移动。此时的pH值称为该氨基酸的等电点。由于不同氨基酸的等电点不同，可以用电泳法或离子交换树脂法将不同的氨基酸分离开来。7.1.2肽键和多肽（Peptides）由一分子氨基酸的羧基(-COOH)与另一分子氨基酸的氨基（H2N-）通过脱水缩合形成肽键（-CO-NH-）:由n个氨基酸缩合形成的化合物称为n肽；n≤10时称为寡肽；n>10时称为多肽；分子量>104时称为蛋白质。形成肽键后，氨基酸已不是原来的氨基酸，称为氨基酸残基，则n肽有n个氨基酸残基；氨基酸通过多肽键可以形成一条很长的链状化合物，称为多肽链。7.1.3蛋白质（Protein）7.1.3.1定义由一条或多条多肽链组成的生物大分子称为蛋白质；每一条多肽链有二十~数百个氨基酸残基不等；各种氨基酸残基按一定的顺序排列。7.1.3.2蛋白质的结构一级结构：肽链上氨基酸的排布顺序为蛋白质的一级结构。二级结构：由于多肽链有规则的旋转或折叠所形成的几何走向称为蛋白质的二级结构。三级结构：螺旋形的肽链进一步折叠或卷曲形成球状或颗粒状的分子，称为蛋白质的三级结构。四级结构：两条或更多条肽链按一定的空间形状组合到一起所得到的结合物称为蛋白质的四级结构。7.1.3.3蛋白质的分类按形状分为纤维状蛋白和球状蛋白;按功能分为活性蛋白和非活性蛋白;按化学组成可分为简单蛋白和结合蛋白（如糖蛋白、脂蛋白）;等。球状蛋白：是结构最复杂、功能最多样的一类蛋白质。如血红蛋白,等。脂蛋白：脂蛋白是一类由脂与蛋白质结合而成的结合蛋白质。广泛分布于生物细胞和血液中。分细胞脂蛋白（如磷脂、糖脂等）和血浆脂蛋白（根据其密度可分为乳糜微粒、极低密度、低密度、高密度和极高密度脂蛋白五类）。脂蛋白的作用是输运脂质与固醇类物质。金属蛋白：蛋白质+金属离子，如血红蛋白，激素，胰岛素，等。色蛋白：蛋白质+显色物质，如血红蛋白，植物中的叶绿蛋白和细胞色素等。……7.1.4酶（Enzyme）7.1.4.1定义酶是一类由生物细胞产生的、具催化活性的特殊蛋白质。7.1.4.2酶催化的特点酶催化的效率极高：因此只需要极微量的酶就能够保证生物体内化学反应的进行；酶催化的专一性特强：生物体内每一种化学反应就有一种酶与之对应。因此生物体内酶的种类很多；酶的活性严重依赖于温度、pH、重金属离子浓度等因素。7.1.4.3酶的分类根据酶的作用和功能，可将酶分为6类：①氧化还原酶(如脱氢酶)；②基团转移酶(如转氨酶)；③水解酶(如淀粉酶)；④裂解酶(如脱羧酶)；⑤异构化酶；⑥连接酶。7.2糖与脂 生物体是细胞的结合体。组成细胞的物质主要有蛋白质、核酸、糖类、脂肪与水，等。7.2.1糖类（Carbohydrates）7.2.1.1定义

在生命体中有一类重要化合物，在绝大多数情况下，其分子式可以用Cn(H2O)m表示。称为糖类，旧称碳水化合物。是一类含醛基(−CHO)或酮基(R−CO−R’)的多羟基化合物。7.2.1.2糖在生命体中的作用是生物体贮藏能量的载体；是生物体合成蛋白质、脂和核酸的原料；是细胞和组织的结构单元；是细胞中生化反应的介质。7.2.1.3糖的分类

根据结构的复杂性，将糖分为单糖、双糖和多糖三类。单糖：不能用水解法进一步降解为更简单的糖的单体。在生命体中重要的是五碳糖（戊糖，又称核糖）和六碳糖(己糖)。

D-核糖-核糖-脱氧核糖D-葡萄糖D-半乳糖D-果糖双糖：由两个单糖分子失去一个水分子缩聚而成，如：

2葡萄糖→麦芽糖+H2O

葡萄糖+果糖→蔗糖+H2O多糖：由n个单糖分子失去n-1个水分子后缩聚而成的多聚体。多糖大多不溶于水，结构复杂。多糖又可以分为淀粉、纤维素和糖原三种。它们都是葡萄糖的缩合物。7.2.2脂类(Lipids)

脂类是脂肪和类脂(磷脂、固醇等)的总称，大多数脂类是甘油三酸脂的复杂化合物。7.2.2.1脂的作用储存能量：脂类被氧化时所产生的热量是淀粉和糖原的2~3倍，因此是有效的储能物质。CH2OCOR1|CHOCOR2|CH2OCOR37.3.1核酸的分类

核酸可分为核糖核酸（RibonucleicAcid,RNA）和脱氧核糖核酸（DeoxyribonucleicAcid,DNA）两类。组成核酸的结构单元是核苷酸。7.3.2核苷酸的组成7.3.3DNA的组成与结构（）戊糖（核糖/脱氧核糖）含氮碱基（胞,尿,胸腺嘧啶；腺,鸟嘌呤）磷酸核苷酸酸戊糖碱基（）DNA磷酸D-2-脱氧核糖腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶，胸腺嘧啶RNA磷酸D-核糖腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶，尿嘧啶7.3.4结论DNA由两条主链组成，每条主链均以磷酸酯与核糖为链体，可表为−P−S−P−S−…；DNA中的碱基是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)，而RNA中的碱基是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)；在DNA中，两条链是互补的：一条链上的碱基通过氢键与另一条链上的碱基配对，互补对为A-T、G-C。7.4染色体、基因与遗传7.4.1染色体的组成与结构染色体是由线型双链DNA分子与蛋白质所形成的复合物。染色体存在于生物细胞核内，因细胞分裂时期可用碱性染料染色而得名。染色体的结构由于哺乳动物雄性个体细胞的性染色体对为XY，其精子的性染色体为X或Y；由于雌性的染色体对为XX，其卵子的性染色体只能为X。由性染色体为X的精子受精的卵发育为雌性体(XX)；由染色体为Y的精子授精的卵则发育成雄性体(XY)。7.4.2基因与遗传信息DNA分子上脱氧核苷酸的排列顺序（因而碱基排列顺序）决定生物的性状。可以认为：DNA分子是由许多个相对独立的单位构成的，每一个独立的单位称为基因(Gene)，即基因是DNA分子上的一个小片段。7.4.2.1DNA的复制DNA的复制7.4.2.2蛋白质的合成遗传学上把信使RNA上决定一个氨基酸的相邻的3个碱基叫做一个密码子。1967年全部密码子破译完毕。第一碱基第二碱基第三碱基UCAGU尿嘧啶苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸丝氨酸(终止子)(终止子)A亮氨酸丝氨酸(终止子)色氨酸GC胞嘧啶亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA腺嘌呤异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸U异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸C异亮氨酸苏氨酸赖氨酸精氨酸A蛋氨酸(起始)苏氨酸赖氨酸精氨酸GG尿嘌呤缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A缬氨酸(起始)丙氨酸谷氨酸甘氨酸G例：如果某DNA片段的核苷酸系列为（左起）：DNA片段： T-A-C-A-A-G-C-A-G-T-T-G-G-T-C-G-T-G-…mRNA A-U-G-U-U-C-G-U-C-A-A-C-C-A-G-C-A-C-…新肽链 蛋(起)-苯丙-缬-天冬酰胺-谷氨酰胺-组-…第一碱基第二碱基第三碱基U(尿嘧啶)C(胞嘧啶)A(腺嘌呤)G(鸟嘌呤)U苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸丝氨酸(终止子)(终止子)A亮氨酸丝氨酸(终止子)色氨酸GC亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸U异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸C异亮氨酸苏氨酸赖氨酸精氨酸A蛋氨酸(起始)苏氨酸赖氨酸精氨酸GG缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A缬氨酸(起始)丙氨酸谷氨酸甘氨酸G7.4.2.3基因的突变由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变,而引起的DNA结构的改变,叫做基因突变。蛋白质 正常 异常↑↑氨基酸 谷氨酸 缬氨酸↑↑mRNAGAA GUA↑ ↑DNACTT突变 CAT GAA──→ GTA表7.1A20种氨基酸（tobecontinued）

L-左旋异构体，D-右旋异构体No中文名称英文名称符号R-CH(NH2)-COOH1甘氨酸GlycineGlyH-2丝氨酸L-SerineSerHO-CH2-3苏氨酸L-ThreonineThrCH3-CH(OH)-4半胱氨酸L-CysteineCysHS-CH2-5酪氨酸L-TyrosineTyrHO-Ar-CH2-6天冬酰胺L-AsparagineAsnH2N-CO-CH2-7谷氨酰胺L-GlutamineGlnH2N-CO-CH2-CH2-8天冬氨酸L-AsparticAcidAspHOOC-CH2-9谷氨酸L-GlutamicacidGluHOOC-CH2-CH2-10丙氨酸L-AlanineAlaCH3-表7.1B20种氨基酸（continuing）

L-左旋异构体，D-右旋异构体No中文名称英文名称符号R-CH(NH2)-COOH11缬氨酸L-ValineVal(CH3)2-CH-12亮氨酸L-LeucineL