生命的化學(xué)基礎(chǔ)newPPT課件

1、 一、元素組成生命形式生命形式多樣多樣，但基本元素構(gòu)成是，但基本元素構(gòu)成是基本一致基本一致的的% OCHNPS 其他其他人人 65181081.00.252.75桿菌桿菌 69151181.21.005.00第1頁(yè)/共76頁(yè)基本元素：基本元素：C，H，O，N，S，P，K，Ca 等占人等占人體體99.35%。其它元素：其它元素：Na，F(xiàn)e，Mg，Mn，Zn，Cu， Cl，I等數(shù)量少，但作用大。如很多金屬元素是酶的輔助等數(shù)量少，但作用大。如很多金屬元素是酶的輔助因子。因子。偶然存在的元素：偶然存在的元素：V V、MoMo、LiLi、F F、BrBr、SiSi、AsAs、SnSn、等等第2頁(yè)/共76

2、頁(yè)Fe Fe 氧的運(yùn)送和酶的活性有關(guān)，缺少時(shí)，引起缺鐵性貧血。Cu Cu 發(fā)生冠心病的主要原因，與酶的活性有關(guān)。Zn Zn 在青少年的發(fā)育生長(zhǎng)，癌癥等的發(fā)病和防治起有作用。Mo Mo （鉬）與酶的活性、食道癌的發(fā)病率和防治有關(guān)。I I 缺碘產(chǎn)生地方性甲狀腺腫，幼兒發(fā)生呆小癥，Mn Mn （錳）與酶的活性有關(guān)。Co Co （鈷）與酶的活性有關(guān)。青春期少女0.015mg/0.015mg/每日。V V （釩）軟體動(dòng)物富有釩；魚(yú)體含量較低。 微量元素第3頁(yè)/共76頁(yè)F F （氟）與牙齒健康有關(guān)，缺氟產(chǎn)生齲齒；過(guò)多則斑齒和氟中毒。Ni Ni （鎳）植物中151555ppm,55ppm,人為0.1ppm0

3、.1ppm；急性白血病.25g/ml.25g/mlSn Sn （錫）影響骨鈣化速度；Si Si （硅）矽肺，SiSi浸潤(rùn)細(xì)胞。Se Se （硒）缺硒產(chǎn)生克山病，與肝功能，冠心病發(fā)病和防 治有關(guān). .第4頁(yè)/共76頁(yè)功能1、構(gòu)成原生質(zhì)2、組成多種多樣的化合物3、影響生物體的生命活動(dòng)第5頁(yè)/共76頁(yè)二、分子組成 不同類(lèi)型的細(xì)胞，分子組成大致相同，但是這些物質(zhì)的相對(duì)含量相差很大。第6頁(yè)/共76頁(yè)無(wú)無(wú) 機(jī)機(jī) 物物 水(water)生命的源泉 無(wú)機(jī)鹽(mineral) 離子 調(diào)節(jié)生命的環(huán)境細(xì)胞滲透壓PH酶的活化第7頁(yè)/共76頁(yè)水和無(wú)機(jī)鹽 水水的特性符合生物生存的需要： 水是極性分子，形成極性共價(jià)鍵，可以

4、和相鄰的水分子形成不穩(wěn)定的氫鍵，使水有較強(qiáng)的內(nèi)聚力和表面能力； 很強(qiáng)的結(jié)合能力、最好的極性溶劑，對(duì)于物質(zhì)的運(yùn)輸、生命中化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行,正常的新陳代謝具有重要意義； 水的比熱為1cal/g,在溫度改變時(shí),熱量的需求和釋放較大，使細(xì)胞的溫度和代謝速率得以保持穩(wěn)定,維持體溫； 固態(tài)水比液態(tài)水的密度低，有利于水生生物的生存。第8頁(yè)/共76頁(yè)無(wú)機(jī)鹽主要的陰離子有：Cl、 PO4 3 -和HCO3 主要的陽(yáng)離子有：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Mo2+ 離子種類(lèi)在細(xì)胞中的作用Fe2+或Fe3+血紅蛋白、細(xì)胞色素、過(guò)氧化物酶和鐵蛋白的組成成分Na+維持膜

5、電位K+參與蛋白質(zhì)合成和某些酶促合成Mg2+葉綠素、磷酸酶Mn2+肽酶Cu2+酪氨酸酶、抗壞血酸氧化酶Co2+肽酶Mo2+硝酸還原酶、黃嘌呤氧化酶Ca2+鈣調(diào)素、肌動(dòng)球蛋白、ATP酶第9頁(yè)/共76頁(yè)作用： （1）對(duì)細(xì)胞的滲透壓和PH起著重要作用 （2）酶的活化因子和調(diào)節(jié)因子， Mg2+ ， Ca2+ （3）合成有機(jī)物的原料PO4 3 -合成磷脂、核苷酸 （4）動(dòng)作電位、肌肉收縮等，Na+、K+、Ca2+內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定：PH值 生物生存38.5，各種生物、各種組織均有適宜的PH范圍，細(xì)胞中的離子有一定的緩沖能力。第10頁(yè)/共76頁(yè)有有 機(jī)機(jī) 物物 糖(Carbohydrate) 脂類(lèi)(Lipid)

6、蛋白質(zhì)(Protein) 核酸(Nucleic acid)等第11頁(yè)/共76頁(yè)1 1、糖類(lèi)糖類(lèi)功能：第12頁(yè)/共76頁(yè)糖的分類(lèi)單糖- 構(gòu)成各種糖分子的基本單位寡糖- 由少數(shù)幾個(gè)（2-10）單糖分子連接 多糖 大量單糖分子連接形成的糖結(jié)合糖糖脂、糖蛋白和蛋白多糖等第13頁(yè)/共76頁(yè)單糖分類(lèi)單糖分類(lèi)己糖丙糖戊糖丁糖第14頁(yè)/共76頁(yè)重要的單糖 甘油醛 核糖 脫氧核糖 第15頁(yè)/共76頁(yè)半縮醛羥基半縮醛羥基葡萄糖 果糖 半乳糖第16頁(yè)/共76頁(yè)寡 糖（oligosaccharides）-麥芽糖麥芽糖、蔗糖、乳糖第17頁(yè)/共76頁(yè)蔗 糖-D-葡萄糖殘基-D-果糖殘基第18頁(yè)/共76頁(yè)乳糖-D-半乳糖殘

7、基D-葡萄糖殘基第19頁(yè)/共76頁(yè)多糖多糖由很多單糖分子縮合脫水而成的分支或不分支的長(zhǎng)鏈分子，如淀粉、糖原、纖維素第20頁(yè)/共76頁(yè)多糖（polysaccharides） 均一多糖 淀粉 植物細(xì)胞（谷粒，塊根，果實(shí)）糖原 動(dòng)物細(xì)胞（如肝細(xì)胞中的糖原）纖維素 植物細(xì)胞木材-50%纖維素，棉花-90%纖維素 非均一多糖 透明質(zhì)酸 軟骨素第21頁(yè)/共76頁(yè)第22頁(yè)/共76頁(yè)纖維素纖維素第23頁(yè)/共76頁(yè)3 3、脂類(lèi)、脂類(lèi)生命體的重要構(gòu)件和儲(chǔ)能物質(zhì)生命體的重要構(gòu)件和儲(chǔ)能物質(zhì)由C、H、O組成，H:O遠(yuǎn)大于2，不溶于水，能溶于非極性溶劑，類(lèi)別較多，結(jié)構(gòu)差異很大功能: 生物膜的組成，磷脂、膽固醇 儲(chǔ)存能量

8、生物表面的保護(hù)層 很好的絕緣體，保溫 生物學(xué)活性第24頁(yè)/共76頁(yè) （1）脂肪甘油和脂肪酸結(jié)合而成，甘油的每一個(gè)-OH和脂肪酸的-COOH結(jié)合，形成酯鍵。+第25頁(yè)/共76頁(yè)（2）蠟（wax）由長(zhǎng)鏈脂肪酸和長(zhǎng)鏈一元醇脫水而成，皮膚表面，毛、羽、植物葉及果實(shí)表面以及昆蟲(chóng)體表（3）磷脂（phospholipids）磷酸甘油脂，甘油的一個(gè)-羥基和磷酸結(jié)合成酯存在與細(xì)胞的膜系統(tǒng)中，在腦、肺、腎、心、骨髓、卵及大豆細(xì)胞中含量豐富。卵磷脂、腦磷脂、絲氨酸磷脂等。第26頁(yè)/共76頁(yè)（4）其他脂類(lèi)類(lèi)固醇 特殊芳香族結(jié)構(gòu)，理化性質(zhì)與脂肪相近萜類(lèi) 結(jié)構(gòu)與類(lèi)固醇相似。如植物細(xì)胞中的胡蘿卜素維生素E 維生素K 結(jié)合脂

9、類(lèi)第27頁(yè)/共76頁(yè)4、蛋白質(zhì) 遺傳信息的表達(dá)者第28頁(yè)/共76頁(yè)生物分子信息 細(xì)胞分子存貯、復(fù)制和傳遞遺傳信息的系統(tǒng)生物信息的載體第29頁(yè)/共76頁(yè)DNA通過(guò)自我復(fù)制，在生物體的繁衍過(guò)程中傳遞遺傳信息 基因通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯，使遺傳信息在生物個(gè)體中得以表達(dá)，并使后代表現(xiàn)出與親代相似的生物性狀。 基因控制著蛋白質(zhì)的合成 DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯第30頁(yè)/共76頁(yè)蛋白質(zhì)的功能酶的催化作用 運(yùn)載和貯存 協(xié)調(diào)動(dòng)作 機(jī)械支持 免疫保護(hù) 產(chǎn)生和傳遞神經(jīng)沖動(dòng) 生長(zhǎng)和分化的控制 第31頁(yè)/共76頁(yè)蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子氨基酸氨基酸的通式氨基酸的分類(lèi)第32頁(yè)/共76頁(yè)氨基酸的通式組成蛋白質(zhì)的常見(jiàn)氨基酸有二十種 ，通式

10、如下：R不同，組成的 氨基酸就不同第33頁(yè)/共76頁(yè) 20種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的英文簡(jiǎn)寫(xiě)第34頁(yè)/共76頁(yè)氨基酸的分類(lèi) 對(duì)于20種標(biāo)準(zhǔn)的氨基酸，按照側(cè)鏈化學(xué)性質(zhì)的不同，可以分為以下三組：疏水性的氨基酸Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Pro、Trp和Met帶電氨基酸Arg、His、Lys（+）和Asp、Glu（-）極性氨基酸Ser、Thr、Cys、Asn、Gln、Tyr第35頁(yè)/共76頁(yè)甘氨酸（Gly）的側(cè)鏈只有一個(gè)氫原子，是最簡(jiǎn)單的氨基酸，具有獨(dú)特的性質(zhì)，可以單作為第四類(lèi)，也可以歸于第一類(lèi)。含有芳香性側(cè)鏈Phe、Tyr、Trp、His側(cè)鏈為醇或酚的氨基酸有 Ser、Thr、Tyr可以形

11、成氫鍵Arg、Lys、Asp、Glu、Ser、Thr、Asn、Gln、His、Tyr第36頁(yè)/共76頁(yè)肽鍵、肽和多肽不同數(shù)目的氨基酸以肽鍵順序相連，形成鏈狀分子，即是肽或多肽，通常分子量在1500以下的為肽，在1500以上的為多肽，-NH2端為N末端寫(xiě)在左，另一端為C末端，寫(xiě)在右。第37頁(yè)/共76頁(yè)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次第38頁(yè)/共76頁(yè)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)第39頁(yè)/共76頁(yè)二級(jí)結(jié)構(gòu)肽鏈的主鏈在空間的走向-螺旋-折疊第40頁(yè)/共76頁(yè)-螺旋第41頁(yè)/共76頁(yè)平行 -折疊反平行 -折疊 -折疊第42頁(yè)/共76頁(yè)蛋白質(zhì)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)（i）環(huán)花樣（ii）發(fā)夾花樣環(huán)花樣 （iii）希臘圖案花樣由四條反平行片組成（i

12、v）花樣 -環(huán)- -環(huán)- 第43頁(yè)/共76頁(yè)三級(jí)結(jié)構(gòu)第44頁(yè)/共76頁(yè)球蛋白近似球形，表面富含親水基團(tuán)，溶于水如：酶、多種蛋白質(zhì)激素和各種抗體細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜中的蛋白質(zhì)纖維蛋白蛋白質(zhì)分子圍繞一個(gè)縱向軸纏繞成螺旋狀 如：指甲、毛發(fā)、真皮、韌帶等 第45頁(yè)/共76頁(yè)三級(jí)結(jié)構(gòu)（tertiary structure）在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的肽鏈再折疊形成的構(gòu)象胰島素的三維結(jié)構(gòu)第46頁(yè)/共76頁(yè)四級(jí)結(jié)構(gòu)多亞基構(gòu)成的寡聚蛋白結(jié)構(gòu)均一寡聚蛋白 由相同亞基構(gòu)成非均一寡聚蛋白由不同亞基構(gòu)成第47頁(yè)/共76頁(yè)四級(jí)結(jié)構(gòu)（quanternary structure） 組成蛋白質(zhì)的多條肽鏈在天然構(gòu)象空間上的排列方式，多以弱鍵互

13、相連接：疏水力、氫鍵、鹽鍵；每條肽鏈本身具有一定的三級(jí)結(jié)構(gòu)，就是蛋白質(zhì)分子的亞基。第48頁(yè)/共76頁(yè)蛋白質(zhì)的各級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸一級(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)血紅蛋白第49頁(yè)/共76頁(yè)蛋白變性可逆變性不可逆變性尿素天然核糖核酸酶硫醇松散核糖核酸酶變性核糖核酸酶天然核糖核酸酶除去硫醇除去尿素除去硫醇除去尿素第50頁(yè)/共76頁(yè)第51頁(yè)/共76頁(yè)脫氧核糖核酸（脫氧核糖核酸（DNADNA）主要存在于細(xì)胞核的染色質(zhì)內(nèi)，主要存在于細(xì)胞核的染色質(zhì)內(nèi)，2%2%在線(xiàn)粒體。在線(xiàn)粒體。遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)核糖核酸（核糖核酸（RNARNA） 主要存在細(xì)胞質(zhì)，主要存在細(xì)胞質(zhì)，10%10%在核仁在核仁 參與生物體內(nèi)蛋

14、白質(zhì)的生物合成參與生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的生物合成根據(jù)根據(jù)RNARNA的功能，可以分為的功能，可以分為mRNAmRNA、tRNAtRNA和和rRNArRNA三種。三種。第52頁(yè)/共76頁(yè)第一節(jié)第一節(jié) 核酸的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)核酸的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)第53頁(yè)/共76頁(yè)一、核酸的化學(xué)組成一、核酸的化學(xué)組成核苷酸由核苷酸由核糖、磷酸和含氮堿核糖、磷酸和含氮堿三部分構(gòu)成三部分構(gòu)成第54頁(yè)/共76頁(yè)（一）堿基（一）堿基1 1、嘧啶堿、嘧啶堿2 2、嘌呤堿、嘌呤堿3 3、稀有堿基、稀有堿基第55頁(yè)/共76頁(yè)（二）戊糖（二）戊糖（三）核苷（三）核苷胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鳥(niǎo)嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HONNOHH

15、2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2第56頁(yè)/共76頁(yè)（四）核苷酸（四）核苷酸第57頁(yè)/共76頁(yè)（五）多磷酸核苷酸和環(huán)化核苷酸（五）多磷酸核苷酸和環(huán)化核苷酸第58頁(yè)/共76頁(yè)二、二、DNADNA分子的結(jié)構(gòu)分子的結(jié)構(gòu)（一）（一）DNADNA分子的大小分子的大小 天然存在的天然存在的DNA分子最顯著的特點(diǎn)是很長(zhǎng)，分子質(zhì)量很分子最顯著的特點(diǎn)是很長(zhǎng)，分子質(zhì)量很大，一般在大，一般在1061010。例如 大腸桿菌染色體由大腸桿菌染色體由400萬(wàn)堿基對(duì)萬(wàn)堿基對(duì)(basepair，bp)組成的雙組成的雙螺旋螺旋D

16、NA單分子。其長(zhǎng)度為單分子。其長(zhǎng)度為14X106nm，相當(dāng)于，相當(dāng)于1.4mm，而，而直徑為直徑為20nm，相當(dāng)原子的大小，相當(dāng)原子的大小黑腹果蠅最大染色體由黑腹果蠅最大染色體由6，2X107bp組成，長(zhǎng)組成，長(zhǎng)2.1cm多瘤病毒的多瘤病毒的DNA由由5100bp組成組成 ，長(zhǎng)，長(zhǎng)17nm(17000nm)第59頁(yè)/共76頁(yè)（二）（二）DNADNA的堿基組成的堿基組成Erwin Chargaf測(cè)定測(cè)定1 1）有種的特異性）有種的特異性2 2）沒(méi)有器官和組織的特異）沒(méi)有器官和組織的特異性性3 3）各種）各種DNADNA分子中，分子中， A=T, C=G, A+G=C+TA=T, C=G, A+G

17、=C+T4) 4) 年齡、營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境的改年齡、營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境的改變不影響變不影響DNADNA的堿基組成的堿基組成第60頁(yè)/共76頁(yè)分子較大分子較大dCMP dGMP dAMP dTMPdCMP dGMP dAMP dTMP磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵線(xiàn)型大分子，無(wú)分支線(xiàn)型大分子，無(wú)分支第61頁(yè)/共76頁(yè)一級(jí)結(jié)構(gòu)的表示方法一級(jí)結(jié)構(gòu)的表示方法化學(xué)式第62頁(yè)/共76頁(yè)線(xiàn)條式文字式第63頁(yè)/共76頁(yè)（四）（四）DNADNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu) -雙螺旋結(jié)構(gòu)模型雙螺旋結(jié)構(gòu)模型第64頁(yè)/共76頁(yè)DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)（DNADNA分子由兩條多聚脫氧核糖分子由兩條多聚脫氧核糖核苷酸鏈核苷酸鏈( (

18、簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng)DNADNA單鏈單鏈) )組成。組成。兩條鏈沿著同一根軸平行盤(pán)繞，兩條鏈沿著同一根軸平行盤(pán)繞，形成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋中形成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋中的兩條鏈方向相反，即其中一的兩條鏈方向相反，即其中一條鏈的方向?yàn)闂l鏈的方向?yàn)? 533而另一條鏈而另一條鏈的方向?yàn)榈姆较驗(yàn)? 355嘌呤堿和嘧啶堿基位于螺旋的嘌呤堿和嘧啶堿基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，磷酸和脫氧核糖基位于內(nèi)側(cè)，磷酸和脫氧核糖基位于螺旋外側(cè)。堿基環(huán)平面與螺旋螺旋外側(cè)。堿基環(huán)平面與螺旋軸垂直，糖基環(huán)平面與堿基環(huán)軸垂直，糖基環(huán)平面與堿基環(huán)平面成平面成9090角。角。第65頁(yè)/共76頁(yè)( (五五) ) 超螺旋超螺旋DNADNA大多數(shù)原核生物 1

19、 1）共價(jià)封閉的環(huán)狀雙螺旋分子）共價(jià)封閉的環(huán)狀雙螺旋分子2 2）再次螺旋化）再次螺旋化超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)第66頁(yè)/共76頁(yè)三、三、DNA的一些性質(zhì)的一些性質(zhì)1、紫外吸收特性、紫外吸收特性第67頁(yè)/共76頁(yè)2 2、DNADNA的變性的變性（DNA denaturation）第68頁(yè)/共76頁(yè)增色效應(yīng)：增色效應(yīng)：核酸分子加熱變性核酸分子加熱變性時(shí)，其在時(shí)，其在260nm260nm處的紫外吸收急處的紫外吸收急劇增加的現(xiàn)象。劇增加的現(xiàn)象。DNADNA解鏈曲線(xiàn)解鏈曲線(xiàn)Tm值 ：當(dāng)紫外吸收變化達(dá)到最大當(dāng)紫外吸收變化達(dá)到最大變化的半數(shù)值時(shí)，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫變化的半數(shù)值時(shí)，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度稱(chēng)為熔解溫度、變性溫度或用度稱(chēng)為熔解溫度、變性溫度或用TmTm值表示值表示第69頁(yè)