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文档简介
1、第二章 生命的化学基础,一、原子与分子 二、组成细胞的大分子 三、糖类 四、脂类 五、蛋白质 六、核酸,一、原子与分子,生物体的主要元素 生命必需的约25种元素 生物体的主要元素(大量元素) C、 H 、O、 N、 P、S、K、Ca等,占99.35%, 其中C、H、O、N 4种元素占96%。 微量元素:含量少于 0.01% 同位素:质子数与电子数相同,中子数不同的原子。,化合物由元素组成,化学键 离子键:原子间的电子得失或共用。 共价键:生物大分子化学键的主要形式,水是细胞中不可缺少的物质,地球上生命起源于水中,陆生生物 体内细胞也生活在水环境中,水的性质影响生命活动, 如:溶解性质,酸碱度,
2、pH 水的特性:水是极性分子、水分子间形成氢键、液体水的水分子具内聚力、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、水能电离。,水占约生物体的 70 的重量,水对生物体非常重要,二、组成细胞的大分子,碳是组成细胞各种大分子的基础。 碳最外层有4个电子空位,极易形成4个共价键 碳架结构排列 和长短决定了 有机化合物的 基本性质。,有机化合物的性质 取决于功能基团 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。,细胞利用少数种类小分子合成多种大分子,小分子 大分子 复合大分子 单糖 多糖 糖蛋白 氨基酸 蛋白
3、质 糖脂 核苷酸 核酸 脂蛋白 脂类,(由小分子到大分子),合成大分子 (脱水聚合),大分子分解 (水 解),水解反应是脱水聚合反应的逆反应,三、糖类,糖分子含C、H、O 3种元素,通常3者的比例为1:2:1,一般化学通式为(CH2O)n 糖:多羟基醛或多羟基酮称为糖 糖类:单糖、双糖和多糖 糖的功能:糖是生物代谢反应的重要中间代谢物,还可构成核酸和糖蛋白等重要生物成分、糖又是生命活动的主要能源,重要的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖等,单糖,葡萄糖的结构,双糖,重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等 麦芽糖由两分子葡萄糖单体脱水缩合形成 蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合形成 乳糖由
4、一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合而成 两分子葡萄糖单体形成麦芽糖,重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素等,多糖,四、脂类,脂类的组成和功能(补充) 脂类是指生物体内不溶于水而溶于有机溶剂的各种小分子。 组成与性质:C、H、O H:O 远大于2 非极性分子、疏水,即脂不溶于水,而溶于非极性溶剂。 脂类是生物膜的主要成分;脂肪氧化时产生的能量大约是糖氧化时的二倍;生物表面的保护层;保持体温;生物活性物质(性激素)。,脂类种类很多,分子结构相差较大: A、油脂甘油三酯脂肪是由甘油醇和脂肪酸结合成的酯。 B、磷脂和鞘脂 C、固 醇 D. 蜡,甘油三酯分子结构,A、油脂甘油三酯脂肪是由甘油醇和脂肪酸结合成的酯。
5、,磷脂分子结构图 :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,脂膜结构图,不饱和双键,(1) 固醇类的内核由 4 个环组成 (2) 一些人体重要维生素和激素是固醇 (3) 胆固醇是细胞膜的重要成分 (4) 血清中的胆固醇太多会促使形 成动脉硬化 和心脑血管疾病,五、蛋白质,蛋白质为生命活动所必需 蛋白质根据功能分类: 结构蛋白:毛、发、肌腱、韧带、蚕和蜘蛛的丝 收缩蛋白:肌肉的收缩需要收缩蛋白与肌腱共同作用 储藏蛋白:卵清蛋白、植物种子的贮藏蛋白 防御蛋白:抗体 转运蛋白:血红蛋白 信号蛋白:激素(胰岛素)等负责细
6、胞间的信号传导 酶: 生物体内最重要的蛋白质,五、蛋白质,蛋白质是由氨基酸组成的 氨基酸是同时具有氨基和羧基的小分子 参与蛋白合成的共有20种天然氨基酸。其中,有10种是体内无法合成而必须由食物供给的,称必需氨基酸。包括赖氨酸、色氨酸、蛋氨酸(或称甲硫氨酸)、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸(又称羟丁氨酸)、缬氨酸、精氨酸、组氨酸(仅小儿时期必需)“笨蛋来宿舍 晾一晾鞋”。 必需氨基酸供应不足时,人体不能合成新生和修补机体组织所需的蛋白质,只能降解人体蛋白以供临时需要,从而导致体重减轻和蛋白质营养不良。,(1) 碳原子(2)具有 氨基 和羧基是各种氨基酸的共性(3)各种氨基酸的区别在侧链基团
7、R,疏水性氨基酸的结构,亲水性氨基酸的结构,氨基酸通过肽键连接成肽链,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化合物。不同数目的氨基酸以肽键顺序相连形成多肽,多肽形成蛋白质分子的亚单位。 寡肽:含有10个左右氨基酸残基(如二肽、五肽、八肽) 多肽:含有1020 个氨基酸残基 蛋白质:含几十个氨基酸残基 注意:肽链有方向性, 氨基端( N 端), 羧基端( C 端),蛋白质的结构决定其功能 : 一级结构:多肽中氨基酸的排列顺序 二级结构:一级结构中部分肽链的卷曲(螺旋)或折叠(折叠片),邻近几个氨基酸形成的一定的结构形状。 三级结构:一条多肽链总的三维形状,即整条肽链盘
8、绕折叠形成一定的空间结构形状。如纤维蛋白和球状蛋白。 四级结构:组成蛋白质的多个肽链(亚基)的空间构象,即各条肽链之间的位置和结构。所以,四级结构只存在于由两条肽链以上组成的蛋白质。,一级结构,二级结构,三级结构,四级结构,螺旋,折叠,六、核酸,核苷酸分子由三个部分组成: 碱基:嘧啶、嘌呤 五碳糖:核糖或脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖核酸(DNA) 核酸 核糖核酸(RNA ) 核苷酸是由核苷酸单体组成的 核酸贮存遗传信息,控制蛋白质的合成,参加大分子核酸组成的共有8种核苷酸 DNA水解液中 RNA水解液中 腺脱氧核苷酸 腺苷酸 鸟脱氧核苷酸 鸟苷酸 胞脱氧核苷酸 胞苷酸 胸腺脱氧核苷酸 尿苷酸,核酸的高级结构,DNA双螺旋 A、两条反向平行的核苷酸链共同盘绕形成双螺旋,糖磷酸糖构成螺旋主链 B、两条
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