普通生物學生命的基本化學組成

普通生物學生命的基本化學組成第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五4.1原子和分子——生命的化學基礎生物具有多樣性，但生物體的化學組成基本相似 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、N4種元素占96%。

生物體的主要元素第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五生物體都是由蛋白質、核酸、脂類、糖、無機鹽和水組成。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、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成分第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五在生命元素中，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構。

有機化合物的碳骨架和功能基團

碳骨架結構排列和長短決定了有機化合物的基本性質第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五生物體中的有機化合物主要含有羥基、羰基、羧基和氨基等功能基團，這些功能基團幾乎都是極性基團。功能基團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胞中。生物大分子的基本性質還取決于與碳骨架相連接的功能基團第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五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相關的脫水反應，又稱為脫水縮合反應。使生物大分子多聚體分解為單體的分解反應往往需要有水分子參與，因此又稱為水解反應。水解反應是脫水縮合反應的逆反應脫水縮合反應與水解反應第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五糖分子含C、H、O3種元素，通常3者的比例為1:2:1，一般化學通式為(CH2O)n

葡萄糖C6H12O6,蔗糖C12H22O11

脫氧核糖C5H10O4，乙酸C2H4O2糖是生物代謝反應的重要中間代謝物，還可構成核酸和糖蛋白等重要生物成分、糖又是生命活動的主要能源糖類包括小分子的單糖、寡糖和由單糖構成的大分子的多糖4.2糖類化合物第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五重要的單糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脫氧核糖等

單糖

第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五分子式相同而結構式不同的兩種有機化合物稱為同分異構體五碳糖和六碳糖等在水溶液中大多成環(huán)式結構第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五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第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五重要的多糖有淀粉、糖原、纖維素、氨基葡聚糖等

多糖

第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五

脂類的組成和功能脂類是脂肪、磷脂、類固醇等類化合物的總稱脂類分子也含C、H、O3種元素，但H:O遠大于2，有些脂含P和N，各種脂類分子的結構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；脂肪氧化時產(chǎn)生的能量大約是糖氧化時的二倍。生物表面的保護層/保持體溫/生物活性物質4.3脂類(lipids)化合物第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五

中性脂肪(動物-fat)和油(植物-oil)由甘油醇和脂肪酸結合成的酯。第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五又稱磷酸甘油脂，與脂肪不同之處在于甘油的一個羥基不是與脂肪酸結合成酯，而是與磷酸及其衍生物(如磷酸膽堿)結合，形成卵磷脂

磷脂第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五卵磷脂是生物膜脂質雙層的主要成分，磷酸膽堿一端為極性的頭，兩個脂肪酸一端為非極性的尾，其中一個脂肪酸通常含不飽和雙鍵，因此總有點彎折第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五

類固醇如膽固醇等脂類也是細胞膜的重要成分

類固醇第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五

結構蛋白伸縮蛋白

貯存蛋白保護蛋白

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酶和輔酶4.4蛋白質

蛋白質的主要種類和功能第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五氨基酸結構的共同特點在于，在與羧基相連的碳原子（-碳原子）上都有一個氨基，另一個R基。

蛋白質是由20種氨基酸組成的生物大分子第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五

不同氨基酸其R基各不相同，R基的結構決定了20種氨基酸的特殊性質NH第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五一個氨基酸的氨基與另一個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，多肽形成蛋白質分子的亞單位。第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五蛋白質的特定構象即蛋白質的三維空間結構和形態(tài)對于蛋白質的功能起決定性的作用。蛋白質變性（構象發(fā)生變化）使得其特定的功能便立即喪失。

蛋白質結構與功能的關系第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五

一級結構 二級結構三級結構四級結構

蛋白質的空間結構第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五核酸貯存遺傳信息，控制蛋白質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，它編碼蛋白質的氨基酸序列，從而決定蛋白質的功能。通過蛋白質的作用，DNA實際上控制著細胞和生物體的生命過程DNA控制蛋白質的合成是通過RNA來實現(xiàn)的，即遺傳信息由DNA轉錄到RNA，后者決定蛋白質的氨基酸序列4.5核酸第23頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五核苷酸每一個核苷酸含有一個戊糖（核糖或脫氧核糖）分子、一個磷酸分子和一個含氮的有機堿（堿基）。脫氧核糖或核糖上第一位碳原子與嘌呤或嘧啶結合，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合，就成為脫氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。第24頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五核苷酸的有機堿分為兩類；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。第25頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五多個核糖核苷酸以磷酸順序相連成長鏈的多核苷酸分子，即成為核酸的基本結構脫氧