講生命的化學(xué)基礎(chǔ)

講生命的化學(xué)基礎(chǔ)1第一頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日2第一節(jié)

生命的元素組成生命的形式多種多樣，生命的形態(tài)多變，但是化學(xué)成分是同一的。元素：無(wú)機(jī)界的C、H、O、N、P、S分子：蛋白質(zhì)、核酸、脂、糖、維生素認(rèn)識(shí)生命認(rèn)識(shí)組成生命的物質(zhì)OCHNPS其他人65%18%10%8%1.0%0.2%2.8%桿菌69%15%11%8%1.2%1.0%5.0%2第二頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日31.1哪些元素參與生物體的組成？參與生物體組成的元素總共約二、三十種3第三頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日4常量元素微量元素4第四頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日5“反自然”現(xiàn)象

C、H、O自然界：總和<1%生物體：總和>96%元素豐度地球表面：前五位是O、Si、Al、Fe、Ca生物體內(nèi)：C最高，O第3位，Ca第5，而Fe、Al和Si極微量生命體與普通物質(zhì)不同！5第五頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日6為什么是C、H、N、O?H、O、N、C分別共用1，2，3，4個(gè)電子對(duì)，是可獲得穩(wěn)定構(gòu)型的最小原子。O、N、C能形成多種化學(xué)價(jià)，如：H2O2（-1），O2（0），H2O（-2）O是次于F、Cl的第三個(gè)跟原子最有親和力的原子。6第六頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日7第二節(jié)構(gòu)成生命的基本元件

—從生物小分子到生物大分子2.1生物小分子與生物大分子的關(guān)系2.2生物小分子簡(jiǎn)介2.3生物大分子的形成2.4生物大分子的高級(jí)結(jié)構(gòu)7第七頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日8不同類型的細(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。8第八頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日92.1

生物小分子和生物大分子的關(guān)系（由小分子到大分子）小分子

單糖氨基酸核苷酸脂類大分子

多糖蛋白質(zhì)核酸復(fù)合大分子

糖蛋白糖脂脂蛋白9第九頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日10合成大分子（聚合）大分子分解（水解）10第十頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日112.2生物小分子簡(jiǎn)介（1）水

水占生物體的60％以上的重量地球上生命起源于水中，陸生生物體內(nèi)細(xì)胞也生活在水環(huán)境中。水的性質(zhì)影響生命活動(dòng)，如：溶解性質(zhì)，酸堿度，pH

水對(duì)生物體非常重要11第十一頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日12水影響生命活動(dòng)的例子：肺泡在水環(huán)境中保證O2

和CO2

的交換水分子間氫鍵造成水的表面張力，可使肺泡癟塌。肺泡中存在一種表面活性蛋白破壞水的表面張力，使肺泡脹開。12第十二頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日1313第十三頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日14（2）氨基酸氨基酸具有α碳α碳上同時(shí)連有一個(gè)氨基和羧基大多數(shù)構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸具有光學(xué)異構(gòu)體，均為L(zhǎng)型

14第十四頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日15各種氨基酸的區(qū)別在側(cè)鏈基團(tuán)—R15第十五頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日16氨基酸名稱英文縮寫簡(jiǎn)寫氨基酸名稱英文縮寫簡(jiǎn)寫甘氨酸GlyG絲氨酸SerS丙氨酸AlaA蘇氨酸ThrT纈氨酸ValV天冬酰胺AsnN異亮氨酸IleI谷酰胺GlnQ亮氨酸LeuL酪氨酸TyrY苯丙氨酸PheF組氨酸HisH脯氨酸ProP天冬氨酸AspD甲硫氨酸MetM谷氨酸GluE色氨酸TrpW賴氨酸LysK半胱氨酸CysC精氨酸ArgR參與蛋白合成的只有20種天然氨基酸（8種必須氨基酸）16第十六頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日側(cè)鏈對(duì)氨基酸性質(zhì)的影響疏水氨基酸：亮氨酸親水氨基酸：絲氨酸酸性氨基酸：天冬氨酸堿性氨基酸：精氨酸含硫氨基酸：半胱氨酸含羥基氨基酸：蘇氨酸帶環(huán)氨基酸：酪氨酸17第十七頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日18氨基酸的功能（1）作為組建蛋白質(zhì)的元件（2）有的氨基酸或其衍生物具有生物活性（代謝調(diào)節(jié)、信號(hào)傳遞等）18第十八頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日19（3）單糖多羥基醛或多羥基酮稱為糖。19第十九頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日20葡萄糖結(jié)構(gòu)式天然單糖大多數(shù)是D-型糖吡喃型C1上羥基位置不同出現(xiàn)α-，β-兩種構(gòu)型20第二十頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日21吡喃型葡萄糖的立體構(gòu)象21第二十一頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日22單糖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生物功能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有同分異構(gòu)體天然單糖大多數(shù)是D-型糖在水溶液中五碳糖和六碳糖多成環(huán)狀的吡喃型生物功能作為多糖的組成元件作為能量分子組成寡糖參與細(xì)胞信號(hào)傳遞22第二十二頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日23（4）核苷酸核苷酸分子由三個(gè)部分組成：堿基、五碳糖和磷酸堿基—糖之間是β—糖苷鍵；糖—磷酸之間是磷酸酯鍵

23第二十三頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日24堿基腺嘌呤A尿嘧啶U胞嘧啶C鳥嘌呤G胸腺嘧啶T24第二十四頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日參加大分子核酸組成的只有8種核苷酸DNA水解液中RNA水解液中腺脫氧核苷酸（dAMP）腺苷酸（AMP）鳥脫氧核苷酸（dGMP）鳥苷酸（GMP）胞脫氧核苷酸（dCMP）胞苷酸（CMP）胸腺脫氧核苷酸（dTMP）尿苷酸（UMP）另外還有一些重要的具有生物活性的核苷酸25第二十五頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日26

ATP參與能量代謝cAMP和cGMP參與細(xì)胞信號(hào)傳遞26第二十六頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日27（5）脂類脂類：生物體內(nèi)不溶于水而溶于有機(jī)溶劑的各種小分子。脂類種類很多，分子結(jié)構(gòu)相差較大

A、中性脂肪或油：甘油三脂

B、類脂：磷脂、鞘脂和固醇27第二十七頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日28甘油三酯分子結(jié)構(gòu)（1）脂肪酸影響脂肪的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；（2）必需脂肪酸：亞油酸和亞麻酸。28第二十八頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日29磷脂分子結(jié)構(gòu)29第二十九頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日30（1）磷脂分子可以看成是一個(gè)極性頭，兩條非極性尾巴。（2）鞘脂分子和磷脂不同。但總體看來(lái)，也可看成一個(gè)極性頭，兩條非極性尾巴。30第三十頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日31磷脂和細(xì)胞膜31第三十一頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日32（1）固醇類的內(nèi)核由4

個(gè)環(huán)組成（2）一些人體重要維生素和激素是固醇（3）膽固醇是細(xì)胞的必要成份（4）血清中的膽固醇太多會(huì)促使形成動(dòng)脈硬化和心腦血管疾病32第三十二頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日3333第三十三頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日34（6）維生素維生素A（視黃醇）維生素C（抗壞血酸）維生素E維生素K（血凝維生素）34第三十四頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日352.3生物大分子的形成

生物大分子主要有三大類：蛋白質(zhì)核酸多糖它們都是由生物小分子單體通過(guò)特有的共價(jià)鍵聯(lián)結(jié)而成。35第三十五頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日36（1）氨基酸通過(guò)肽鍵聯(lián)成肽鏈36第三十六頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日寡肽：含有10左右氨基酸殘基（如二肽、五肽、八肽）多肽：含10－20個(gè)氨基酸殘基蛋白質(zhì)：含幾十個(gè)氨基酸殘基注意：肽鏈有方向性氨基端（N端），羧基端（C端）37第三十七頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日38肽鏈的兩端具有不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)——氨基端和羧基端38第三十八頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日39第三十九頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日蛋白質(zhì)種類的多樣性40第四十頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日41（2）單糖通過(guò)糖苷鍵聯(lián)成多糖鏈41第四十一頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日42糖苷鍵不同導(dǎo)致多糖的立體結(jié)構(gòu)差異42第四十二頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日淀粉和纖維素都由葡萄糖組成，它們之間主要區(qū)別在于α－糖苷鍵和β－糖苷鍵的區(qū)別注意：多糖鏈也有方向性，有還原端和非還原端43第四十三頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日44多糖鏈的兩端具有不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)——還原端和非還原端非還原端，不含半縮醛羥基還原端，含半縮醛羥基44第四十四頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日45（3）核苷酸通過(guò)磷酸二酯鍵連成核酸45第四十五頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日46DNA和RNA在組成成份上有差別DNA

RNA

脫氧核糖核糖有胸腺嘧啶有尿嘧啶無(wú)尿嘧啶無(wú)胸腺嘧啶46第四十六頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日475‘--末端3‘--末端DNA具有方向性：一端的核苷酸，其5’－C沒有進(jìn)入磷酸二酯鍵，稱5’

末端；

另一端的核苷酸，其3’－C沒有進(jìn)入磷酸二酯鍵，稱3’

末端。磷酸基糖基氫鍵堿基47第四十七頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日482.4生物大分子的高級(jí)結(jié)構(gòu)由生物小分子到生物大分子，分子增大，出現(xiàn)新的性質(zhì)。其中最主要的特點(diǎn)是：生物大分子有獨(dú)特的立體結(jié)構(gòu)、空間構(gòu)型和分子整體形狀。48第四十八頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日49一級(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)α－螺旋β－折疊

蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)49第四十九頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日50（1）蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是指肽鏈中氨基酸的排列順序50第五十頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日51鄰近幾個(gè)氨基酸殘基形成的一定的結(jié)構(gòu)形狀包括：

α—螺旋

β—折疊

β—轉(zhuǎn)角 無(wú)規(guī)卷曲 無(wú)序結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)51第五十一頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日52平行β

-折疊反平行β

-折疊α-螺旋52第五十二頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日53蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)整條肽鏈盤繞折疊形成一定的空間結(jié)構(gòu)形狀。如:纖維蛋白和球狀蛋白。53第五十三頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日54蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)是各條肽鏈之間的位置和結(jié)構(gòu)，只存在于由兩條肽鏈以上組成的蛋白質(zhì)。54第五十四頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日55 1953年，Watson&Crick提出的模型

（2）核酸的高級(jí)結(jié)構(gòu)55第五十五頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日56DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)（1）兩條反向平行的核苷酸鏈共同盤繞形成雙螺旋，糖－磷酸－糖構(gòu)成螺旋主鏈。（2）兩條鏈的堿基都位于中間，堿基平面與螺旋軸垂直。56第五十六頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日57DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)（3）兩條鏈對(duì)應(yīng)堿基呈配對(duì)關(guān)系：A＝T；G≡C（4）螺旋直徑2nm，螺距3.4nm，每一螺距中含10bp。DNA雙螺旋可以看作是DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)，DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)的形成需要蛋白質(zhì)幫助。57第五十七頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日58堿基之間的氫鍵58第五十八頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日59DNA分子結(jié)構(gòu)的特征原核生物DNA分子中有基因重疊現(xiàn)象真核生物DNA分子中普遍存在插入順序(內(nèi)含子)編碼的核苷酸順序就攜帶著遺傳信息。ATGCCGAGTCAGACTACGAGENEGENE2插入順序編碼區(qū)DNA:ACGTGGCCAGCCThrTrpProAlaAA:59第五十九頁(yè)，共六十七頁(yè)，2022年，8月28日60RNA單鏈結(jié)構(gòu)RNA局部形成堿基配對(duì)，形成高級(jí)結(jié)構(gòu)。mRNA，tRNA和rRNA功