普通生物學(xué)04生命的基本化學(xué)組成T的課件

1、4.1 原子和分子生命的化學(xué)基礎(chǔ)生物具有多樣性，但生物體的化學(xué)組成基本相似組成生物體的主要元素包括C、H、O、N、P、S、Ca等，以上7種元素約占生物體的99.35%，其中C、H、O、N 4種元素占96%。 生物體的主要元素生物體都是由蛋白質(zhì)、核酸、脂類、糖、無(wú)機(jī)鹽和水組成。哪一種分子含量最高？ 生物體的主要生物分子 不同的生物體，其分子組成也大體相同蛋白質(zhì)、核酸、脂類和多糖是組成生物體最重要的生物大分子，水是生物體內(nèi)所占比例最大的化學(xué)成分在生命元素中，碳原子具有特別重要的作用，碳原子相互連接成鏈或成環(huán)，形成各種生物大分子的基本結(jié)構(gòu)。 有機(jī)化合物的碳骨架和功能基團(tuán) 碳骨架 結(jié)構(gòu)排列和長(zhǎng)短決定了

2、有機(jī)化合物的基本性質(zhì)生物體中的有機(jī)化合物主要含有羥基、羰基、羧基和氨基等功能基團(tuán)， 這些功能基團(tuán)幾乎都是極性基團(tuán)。功能基團(tuán)的極性使得生物分子具有親水性，有利于這些化合物穩(wěn)定于有大量水分子存在的細(xì)胞中。生物大分子的基本性質(zhì)還取決于與碳骨架相連接的功能基團(tuán)由生物單體分子合成生物大分子多聚體往往涉及與功能基團(tuán)相關(guān)的脫水反應(yīng)，又稱為脫水縮合反應(yīng)。使生物大分子多聚體分解為單體的分解反應(yīng)往往需要有水分子參與，因此又稱為水解反應(yīng)。水解反應(yīng)是脫水縮合反應(yīng)的逆反應(yīng)脫水縮合反應(yīng)與水解反應(yīng)糖分子含C、H、O 3種元素，通常3者的比例 為1:2:1，一般化學(xué)通式為(CH2O)n 葡萄糖C6H12O6,蔗糖C12H22

3、O11 脫氧核糖C5H10O4，乙酸C2H4O2糖是生物代謝反應(yīng)的重要中間代謝物，還可構(gòu)成核酸和糖蛋白等重要生物成分、糖又是生命活動(dòng)的主要能源糖類包括小分子的單糖、寡糖和由單糖構(gòu)成的大分子的多糖4.2 糖類化合物重要的單糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脫氧核糖等 單糖 分子式相同而結(jié)構(gòu)式不同的兩種有機(jī)化合物稱為同分異構(gòu)體五碳糖和六碳糖等在水溶液中大多成環(huán)式結(jié)構(gòu)重要的二糖包括蔗糖、麥芽糖、乳糖等 二糖 麥芽糖由兩分子葡萄糖單體脫水縮合形成蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖縮合形成乳糖由一分子葡萄糖和一分子半乳糖縮合而成重要的多糖有淀粉、糖原、纖維素、氨基葡聚糖等 多糖 脂類的組成和功能脂類是脂肪、

4、磷脂、類固醇等類化合物的總稱脂類分子也含C、H、O 3種元素，但H:O遠(yuǎn)大于2，有些脂含P和N，各種脂類分子的結(jié)構(gòu)可以差異很大脂類不溶于水，可溶于非極性溶劑。脂類是生物膜的主要成分；脂肪氧化時(shí)產(chǎn)生的能量大約是糖氧化時(shí)的二倍。生物表面的保護(hù)層/保持體溫/生物活性物質(zhì)4.3 脂類(lipids)化合物 中性脂肪(動(dòng)物-fat)和油(植物-oil)由甘油醇和脂肪酸結(jié)合成的酯。又稱磷酸甘油脂，與脂肪不同之處在于甘油的一個(gè)羥基不是與脂肪酸結(jié)合成酯，而是與磷酸及其衍生物(如磷酸膽堿)結(jié)合，形成卵磷脂 磷脂卵磷脂是生物膜脂質(zhì)雙層的主要成分，磷酸膽堿一端為極性的頭，兩個(gè)脂肪酸一端為非極性的尾，其中一個(gè)脂肪酸通

5、常含不飽和雙鍵，因此總有點(diǎn)彎折 類固醇如膽固醇等脂類也是細(xì)胞膜的重要成分 類固醇 結(jié)構(gòu)蛋白 伸縮蛋白 貯存蛋白 保護(hù)蛋白 運(yùn)輸?shù)鞍?激素蛋白 信號(hào)蛋白 酶和輔酶4.4 蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)的主要種類和功能氨基酸結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)在于，在與羧基相連的碳原子（-碳原子）上都有一個(gè)氨基，另一個(gè)R基。 蛋白質(zhì)是由20種氨基酸組成的生物大分子 不同氨基酸其R基各不相同，R基的結(jié)構(gòu)決定了20種氨基酸的特殊性質(zhì)NH一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的羧基脫水縮合，形成肽鍵并生成二肽化合物。不同數(shù)目的氨基酸以肽鍵順序相連形成多肽，多肽形成蛋白質(zhì)分子的亞單位。蛋白質(zhì)的特定構(gòu)象即蛋白質(zhì)的三維空間結(jié)構(gòu)和形態(tài)對(duì)于蛋白質(zhì)的功能起決定

6、性的作用。蛋白質(zhì)變性（構(gòu)象發(fā)生變化）使得其特定的功能便立即喪失。 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 一級(jí)結(jié)構(gòu) 二級(jí)結(jié)構(gòu) 三級(jí)結(jié)構(gòu) 四級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)核酸貯存遺傳信息，控制蛋白質(zhì)的合成核酸包括脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),都是由許多順序排列的核苷酸組成的大分子。貯存遺傳信息的特殊DNA片段稱為基因，它編碼蛋白質(zhì)的氨基酸序列，從而決定蛋白質(zhì)的功能。通過(guò)蛋白質(zhì)的作用，DNA實(shí)際上控制著細(xì)胞和生物體的生命過(guò)程DNA控制蛋白質(zhì)的合成是通過(guò)RNA來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即遺傳信息由DNA轉(zhuǎn)錄到RNA，后者決定蛋白質(zhì)的氨基酸序列4.5 核酸核苷酸每一個(gè)核苷酸含有一個(gè)戊糖（核糖或脫氧核糖）分子、一個(gè)磷酸分子和一個(gè)含氮的有機(jī)堿（堿基）。脫氧核糖或核糖上第一位碳原子與嘌呤或嘧啶結(jié)合，就成為脫氧核苷或核苷，第三位或第五位碳原子再與磷酸結(jié)合，就成為脫氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。核苷酸的有機(jī)堿分為兩類；一類是嘌呤，是雙環(huán)分子；一類是嘧啶，是單環(huán)分子。嘌呤包括腺嘌呤(A)和鳥(niǎo)嘌呤(G)2種嘧啶有胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)3種。DNA的堿基是A、T、G、C，RNA的堿基是A、U、G、C。多個(gè)核糖核苷酸以磷酸順序相連成長(zhǎng)鏈的多核苷酸分子，即成