02生命的化学基础教学课件

02生命的化学基础16、云无心以出岫，鸟倦飞而知还。17、童孺纵行歌，斑白欢游诣。18、福不虚至，祸不易来。19、久在樊笼里，复得返自然。20、羁鸟恋旧林，池鱼思故渊。02生命的化学基础02生命的化学基础16、云无心以出岫，鸟倦飞而知还。17、童孺纵行歌，斑白欢游诣。18、福不虚至，祸不易来。19、久在樊笼里，复得返自然。20、羁鸟恋旧林，池鱼思故渊。2元素组成分子组成（一）水和无机盐（二）糖类（三）脂类（四）蛋白质（五）核酸第一章生命的化学基础3(一)自然界有100多种元素，有25种是生物体必须的。(二)C，H，O，N4种元素占96.3%。(三)P,S,Ca,Fe，Cu，Zn，Mo，I，Mn，Co，等元素含量很少，但仍是细胞中不可缺少的元素。(四)尤其重要的是，碳原子能互相键连成链或环，生成各种大分子。生命就是在碳元素基础上建立起来的。一、元素组成Cu 发生冠心病的主要原因，与酶的活性有关。Zn 在青少年的发育生长，癌症等的发病和防治起有作用。Mo 与酶的活性、食道癌的发病率和防治有关。I 缺碘产生地方性甲状腺肿，幼儿发生呆小症。Fe 氧的运送和酶的活性有关，缺少时，引起缺铁性贫血。一、元素组成6Mn 与酶的活性有关。Co 与酶的活性有关。青春期少女0.015mg/每日。V 软体动物富有钒；鱼体含量较低。Cr 铬与糖的分解有关。胰岛素加强剂，致癌。F 牙齿健康有关，缺氟产生龋齿；过多则斑齿和氟中毒。一、元素组成7Ni 植物中15－55ppm，人为0.1ppm；急性白血病，25μg/ml。Sn 锡影响骨钙化速度。Si 矽肺，Si浸润细胞。Se 缺硒产生克山病，与肝功能、冠心病发病和防治有关。一、元素组成8(一)水和无机盐1.水:占生物体内化合物第一位。约占60%—90%。二、分子组成91.水:不同的种含水不一样：海蜇含水 98%

公牛含水 55%不同年龄含水不一样：幼体含水 80%

成体含水60%不同器官含水不一样：眼球含水 99%

脑含水 86%

甲状腺含水80% 肌肉含水 76%

骨骼含水 23%二、分子组成10水是生物体内重要组成部分，是机体进行一切生物化学变化的媒介物质。如果无水，酶的活动便无法进行。（一）、水:二、分子组成11水是极性分子，氧和氢形成有极性的共价键。1.水12水分子的极性，使液态水具有内聚力，形成表面张力-水黾(meng)

1.水13水的比热为1，即1g水上升l℃需4.184J热，而1g空气上升l℃只需1.046J就行了。水的蒸发热也较高，在l00℃时，1g液态水变为气态(蒸汽)需要2259.36J。1.水14固态水(冰)比液态水的密度低。在水温降至4℃时，分子间距离最小，分子运动最慢，各水分子几乎都能和另外4个水分子形成氢键。水温如再下降，各水分子彼此又稍稍离开以保持最大数量的氢键存在。水温降至0℃时，水分子互以氢键相连而结冰，但体积却略大于同量的液态水，密度也低于液态水而漂于水的表层。这一特点对水生生物特别重要。1.水15水是最好的溶剂生命系统中很多物质都是电解质或极性分子。1.水16阳离子:Na+，K+，Ca2+，Mg2+，Fe2+，Fe3+等;阴离子:Cl—，SO=，PO=，HCO—等。在有机体中的无机盐，约为其干重的2~5%。机体内的无机盐以各种离子行式存在。2.无机盐17保持动物体内平衡的因素很多，而下列三个方面与无机盐的含量稳定有密切关系：(1)渗透压平衡(osmoticequilibrium)(2)酸度平衡(pH平衡)(pHequilibrium)(3)阳离子平衡(cationequilibrium)2.无机盐18(1)渗透压平衡(osmoticequilibrium)动物细胞或机体内部必须保持定量的水分，脱水或胀水都将引起病变。细胞内外的膜都是半透膜，细胞的水分代谢就靠内环液有恒定的渗透压来维持平衡。2.无机盐19(2)酸度平衡pH平衡（pHequilibrium）体内由无机盐参与形成的缓冲液起着平衡体内体液酸碱度的作用。2.无机盐20(3)阳离子平衡(cationequilibrium)细胞膜外Na+

高，K+

低，细胞膜内K+高，Na+低，这种平衡态能使机体的电信号传递得到保证。当细胞膜上Na+多，Ca++少时，神经细胞失去稳定性，对外来刺激过于敏感。小儿Na+/Ca++的浓度紊乱时即发生惊厥。反之则引起神经细胞反应失灵。2.无机盐21（三）、糖类糖类是细胞中很重要的一大类有机化合物，分子中含有C、H、O三种元素，也称为碳水化合物。

糖类是生命活动的能源，也是重要的中间代谢物。根据碳原子的多少可分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖等。221.单糖231.单糖241.单糖251.单糖261.单糖27链式与环式的转换1.单糖28葡萄糖分子分为船式与椅式构象，椅式构象稳定。1.单糖291.单糖不对称碳原子——旋光性30双糖——由两个单糖分子通过羟基失水缩聚而成2.寡糖31麦芽糖麦芽糖是由两个葡萄糖分子缩聚而成；蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖聚合而成；纤维二糖由两分子葡萄糖聚合而成；乳糖由一分子葡萄糖和一分子半乳糖聚合而成。2.双糖32多糖：由多个单糖分子缩聚而成。同质多糖，如：淀粉、纤维素与糖元等，都能水解成葡萄糖;杂多糖，如：软骨素，硫酸肝素，透明质酸。3.多糖33直链淀粉3.多糖34直链淀粉α-1，4糖苷键3.多糖35支链淀粉，分支处α-1，6糖苷键。3.多糖36纤维素分子之间的交连，人没有纤维素酶，不能消化纤维素，一些草食动物有。纤维素的结构，β–1，4糖苷键。3.多糖37纤维素的结构，分子间交连。3.多糖383.多糖几丁质的基本成分是乙酰氨基葡萄糖。39（四）、脂类1.是生物膜的重要组成成分；2.重要的贮能分子；3.构成生物体表面的保护层，如皮肤、羽毛、果实表面的蜡质；4.保持体温；5.有些是重要的生物活性物质，如维生素A、性激素等。40（1）由三个脂肪酸与一个甘油分子组成；（2）在植物中称为油；（3）饱和脂肪酸，不饱和脂肪酸；（4）猪的脂肪饱和脂肪酸含量，熔点高，室温为固态；人的脂肪不饱和脂肪酸多（油酸），熔点低，体内为液态；（5）必需脂肪酸：亚麻酸、亚油酸。1.中性脂肪和油412.蜡和脂肪相似，脂肪酸和醇化合而成，但其脂肪酸为长链，醇也为长链，且只含一个羟基。在皮肤表面、毛、植物的叶和果实表面都含有蜡，可保护细胞，防止其失水。42磷脂分子结构3.磷脂由脂肪酸，磷酸，含氮碱及醇类（甘油）组成。卵磷脂和脑磷脂。433.磷脂磷脂分子亲水头部和疏水尾部的存在。若将磷脂分子放入水中，会形成单分子微团；如在水中置一隔膜，磷脂分子能在隔膜处形成双分子层；如将磷脂放于水面，磷脂分子将以亲水头部和水面相连，形成单分子层。44是一种由环戊烷多氢菲为核的系列衍生物；胆固醇、性激素、维生素D和肾上腺皮质激素均为类固醇。4.类固醇455.萜（Tie）类不含脂肪酸，是由不同数目的异戊二烯连接而成的分子。类胡萝卜素是由8个异戊二烯分子构成的，β-胡萝卜素裂解为二，成了2个分子维生素A。

视黄醛为维生素A的氧化产物，与动物的感光活性有关，为萜类。维生素E和维生素K也是萜类。461.蛋白质的基本单位—氨基酸胰岛素 11,466肌红蛋白 16,900乳球蛋白 42,000血红蛋白 64,500谷氨酰胺合成酶 600,000卫星烟草坏死病毒 1,300,000烟草花叶病毒 40,000,000（五）、蛋白质47氨基酸是一种含氨基的酸。天然存在于蛋白质中的氨基酸有二十种。1.氨基酸48氨基酸结构的特点:⒈氨基总是结合在与羧基相连的α－碳原子上，所以都是α－氨基酸。⒉除甘氨酸外，所有的氨基酸上的α－碳原子都是不对称碳原子。⒊因为氨基酸都含有不对称碳原子，所以都有旋光性。1.氨基酸491.氨基酸非极性极性带电荷

按侧链特性分类50

肽键：一个氨基酸的-COOH与另一个氨基酸的-NH2脱水形成肽键２个氨基酸组成二肽

N个氨基酸组成n肽

1.氨基酸512.蛋白质的空间结构

蛋白质的一级结构：蛋白质分子中氨基酸残基的排列顺序、二硫键的位置等。

52

蛋白质的二级结构：蛋白质分子中的肽链向单一方向卷曲而形成的有周期性重复的主体结构和构象。主要有α-螺旋、β-折叠等。

2.蛋白质的空间结构53一级结构肽链二级结构α—螺旋β—折叠2.蛋白质的空间结构54

蛋白质的三级结构：蛋白质分子由α-螺旋、β-折叠等二级结构折叠、缠绕形成的多肽链空间结构。

2.蛋白质的空间结构55

蛋白质的四级结构第一种为不同种类的亚基团装配成一个不规则的几何形状的蛋白体。第二种由一个或几个多拷贝的亚基团形成有规则的立体结构。2.蛋白质的空间结构56蛋白质的四级结构2.蛋白质的空间结构57变性：在重金属盐，酸，碱，高温，Ｘ-射线和其它物质的影响下，容易发生变性，变性主要是氢键等次级键（三级结构）断裂，使空间构型发生变化，有时是不可逆的。变性过程不涉及肽键断裂和二硫键的破坏。变性后原来包含在分子内部的疏水侧链基团暴露到分子外部，使蛋白质的溶解度降低，并形成沉淀。3.蛋白质的变性和复性58变性复性

复性：变性后的蛋白质在一定条件下恢复生物活性的过程。并不是所有的蛋白质都能复性。3.蛋白质的变性和复性59别构作用：生物体内某些具有2个或2个以上亚基的蛋白质，在不同的生理过程中，当其中一个亚基与小分子结合以后，不仅该亚基的立体结构发生变化，而且引起其它亚基在立体结构相应的变化最终改变蛋白质的生物活性。4.别构作用60溶菌酶5.常见蛋白质的空间结构61血红蛋白5.常见蛋白质的空间结构62毛发5.常见蛋白质的空间结构63

瑞士米歇尔（Miescher1844—1895），1869年博士论文：淋巴细胞的蛋白质组成。伤员绷带—脓液—盐溶液处理—不同于蛋白质的沉淀！？（不溶于水、醋酸、稀盐酸和食盐）酵母、肾脏、精巢，有核红细胞均有，镜检发现在核中—称“核质”。

霍普.塞勒重复实验，1871年正式发表两篇论文。

科塞尔（1853—1927）：证实核质由四种核甘酸组成。由于是从核中提取，且呈酸性，故名“核酸”。（六）、核酸64核酸分为两类——脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA——mRNA、rRNA和tRNA）核酸的基本单位——核苷酸，一分子核苷酸由一分子戊糖，一分子含氮碱基和一分子磷酸组成。戊糖:分核糖和脱氧核糖两种含氮碱基:分嘌呤和嘧啶两类磷酸（六）、核酸65嘧啶胞嘧啶C胸腺嘧啶T尿嘧啶U嘌呤腺嘌呤A鸟嘌呤G1.核苷酸66戊糖:分核糖和脱氧核糖两种，是杂环戊糖。1.核苷酸67含氮碱基:分嘌呤和嘧啶两类1.核苷酸68磷酸1.核苷酸69核糖的1号碳原子上的羟基与碱基上的氢缩水聚合。1.核苷酸70核苷酸中核糖的3号或5号碳原子上的羟基与磷酸上的氢缩水聚合。1.核苷酸711.核苷酸组成核酸的8种核苷酸

DNA水解液中RNA水解液中腺脱氧核苷酸（dAMP）腺核苷酸（AMP）鸟脱氧核苷酸（dGMP）鸟苷酸（GMP）胞脱氧核苷酸（dCMP）胞苷酸（CMP）胸腺脱氧核苷酸（dTMP）尿苷酸（UMP）722.核酸的化学结构

核酸通过前一个戊糖上的第3个碳原子与后一个戊糖上的第5个碳原子由磷酸二脂键将它们聚合而成的。许多核苷酸缩合成多核苷酸的长链。73(1)螺旋直径为20埃(20Å)相邻的核苷酸的间距为3.4埃(3.4Å)，螺距为34埃（34Å），10个核苷酸单体形成1个螺圈。双螺旋。DNA的双螺旋结构2.核酸的空间结构74WatsonandCrick19531990s2.核酸的空间结构752.核酸的空间结构DNA分子的