緒論和生物大分子2學(xué)時課件

蔣金火

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生物實驗中心213普通生物學(xué)GeneralBiology教學(xué)安排一、生命的基本特征

什么是生命?

生命具有下列特征1、化學(xué)成分的同一性構(gòu)建生命必需的元素中,

C、H、O、N

約96%。所有生命都是由水,蛋白質(zhì),糖類,脂類,

核酸,鹽類和少量有機化合物構(gòu)成。

水分>70%,干物質(zhì)中大分子約占90%。2、嚴(yán)整有序的結(jié)構(gòu)

生命的基本結(jié)構(gòu)和功能單位是細(xì)胞。

---病毒除外

有序的結(jié)構(gòu)層次:

元素--有機化合物--生物大分子--細(xì)胞器

--細(xì)胞--組織--器官--系統(tǒng)--生物有機體3、新陳代謝(Metabolism)

生物是有選擇性的開放系統(tǒng),生物與環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)與能量的交換。

包括同化作用與異化作用

新陳代謝維持生物體的有序性。4、生長和發(fā)育

GrowthandDevelopment

生物都能通過代謝而生長發(fā)育,

包括:

細(xì)胞的生長和數(shù)量的增加;

成熟過程(發(fā)育)

生長發(fā)育是由遺傳決定的穩(wěn)定的過程。5、繁殖和遺傳

ReproductionandHeredity

生物通過繁殖使生命和種群得到延續(xù)和發(fā)展。親代把自己的特性傳給后代---遺傳。后代個體有變異(Vatiation)。

7、應(yīng)激性與運動

IrritabilityandMovement生物能接受外界刺激而發(fā)生特定反應(yīng)。是生物的普遍特性。動物的感覺器官和神經(jīng)系統(tǒng)是應(yīng)激性高度發(fā)展的產(chǎn)物。8、適應(yīng)

當(dāng)環(huán)境改變時，機體的細(xì)胞，組織或器官通過自身的代謝，功能和結(jié)構(gòu)的相應(yīng)改變，以避免環(huán)境的改變所引起的損傷，這個過程稱為適應(yīng)。適應(yīng)有兩方面的含義：

（1）生物的結(jié)構(gòu)都適應(yīng)于一定的功能；

（2）生物的結(jié)構(gòu)和功能適應(yīng)于該生物在一定環(huán)境條件下的生存和延續(xù)。適應(yīng)是生物界普遍存在的現(xiàn)象。二、生物學(xué)的分支學(xué)科

生物學(xué)是一級學(xué)科,下分十幾個二級學(xué)科。

普通生物學(xué)是生物學(xué)的一個縮影和通論。生物學(xué)二級學(xué)科植物學(xué)動物學(xué)微生物學(xué)遺傳學(xué)生態(tài)學(xué)生物化學(xué)生理學(xué)細(xì)胞生物學(xué)分子生物學(xué)生物數(shù)學(xué)生物物理學(xué)等第一篇生命的物質(zhì)基礎(chǔ)

目錄

一、元素和小分子

二、生物大分子

1.多糖

2.蛋白質(zhì)

3.核酸CHON96%一、元素與小分子有益元素

鈉Na

硅Si鋁Al鈷Co

鈦Ti釩V

鋰Li鉻Cr硒Se

碘I

等。

氯Cl鐵Fe錳Mn硼B(yǎng)鋅Zn銅Cu鉬Mo鎳Ni微量元素碳C氫H氧O氮N磷P硫S鈣Ca鉀K鎂Mg大量元素植物必需元素極性分子高比熱高表面張力內(nèi)聚作用強良好的溶劑水分子a.結(jié)構(gòu)和特性b、生理功能是原生質(zhì)中的最大的組分；

---自由水和束縛水兩種形態(tài)；生物代謝反應(yīng)的底物；是最佳的物質(zhì)溶劑；保持生物體溫的相對恒定。⑴單糖（monosaccharides）由碳、氫、氧三種元素組成的含多羥基的醛類或酮類化合物。酮基果糖葡萄糖醛基分子式為（CH2O）nn≥3根據(jù)碳原子的數(shù)目分為：三碳糖（丙糖）、四碳糖（丁糖）、五碳糖（戊糖）、六碳糖（己糖）等重要的單糖有甘油醛、核糖和脫氧核糖、葡萄糖、果糖、半乳糖等。以分子中倒數(shù)第二個碳原子上羥基在空間的左右來判別構(gòu)型。L-葡萄糖D-葡萄糖123456L-甘油醛D-甘油醛單糖的環(huán)式結(jié)構(gòu)戊糖、己糖等單糖分子在溶液中通常不呈鏈?zhǔn)蕉虱h(huán)式結(jié)構(gòu)。葡萄糖Haworth圖環(huán)型結(jié)構(gòu)的形成--半縮醛反應(yīng)葡萄糖核糖23456123451醛基和倒2位C上的羥基縮合。環(huán)狀分子的αβ構(gòu)型OHOOHOHH新異構(gòu)型

αβ半縮醛羥基與決定單糖構(gòu)型的碳原子上的羥基是否同一側(cè)？雙糖（Disaccharide）由兩個單糖分子之間縮合一分子水而形成的聚合物,經(jīng)酸或酶的水解后可產(chǎn)生2分子單糖。α葡萄糖β果糖蔗糖蔗糖：由一分子α葡萄糖和一分子β果糖由α1β2-糖苷鍵連接而成61麥芽糖（maltose）麥芽糖葡萄糖葡萄糖兩個α葡萄糖分子以α1，4-糖苷鍵相連為麥芽糖。⑵脂類(Lipids)各種脂類分子結(jié)構(gòu)差異較大。不溶于水，易溶于非極性溶劑，如乙醚、氯仿和苯等。包括單脂（中性脂肪）、復(fù)脂（磷脂等）、類脂（類固醇和萜類）等。中性脂肪又稱甘油三酯，是動、植物細(xì)胞貯脂的主要組分。一般室溫下液態(tài)為油(oils)，固態(tài)為脂（fats）統(tǒng)稱中性脂或油脂。是甘油和3個脂肪酸分子結(jié)合而成的酯。脂肪酸的通式：

CH3-(CH2)n-COOH,n=2~22。分飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸（含1-6個雙鍵）

不飽和脂肪酸的熔點較飽和脂肪酸低，

故常溫下呈液態(tài)。

必需脂肪酸：亞油酸、亞麻酸等。磷脂（Phospholipids）磷脂酸X被含氨基的醇所取代膽堿：卵磷脂膽胺：腦磷脂絲氨酸：絲氨酸磷脂磷脂（Phospholipids）卵磷脂分子的結(jié)構(gòu)和性狀膽堿類固醇（Steroids）是一類具有特殊芳香族結(jié)構(gòu)的物質(zhì)?；窘Y(jié)構(gòu)為一個由4個碳環(huán)構(gòu)成的環(huán)戊烷多氫菲。膽固醇雌二醇皮質(zhì)醇睪丸激素一種男性激素一種雌性激素萜類（Terpenes）異戊二烯衍生物。異戊二烯視黃醛β胡蘿卜素⑶氨基酸(aminoacids)

天然存在于蛋白質(zhì)中的氨基酸共有20種。

20種氨基酸的差別在于側(cè)鏈R基團(tuán)的不同。與α碳原子相連有：一個氨基、一個羧基、一個氫原子、一個以R表示的化學(xué)基團(tuán)。20種氨基酸甘氨酸丙氨酸纈氨酸亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸色氨酸脯氨酸側(cè)鏈為非極性的氨基酸絲氨酸蘇氨酸半胱氨酸天冬酰胺谷氨酰胺酪氨酸側(cè)鏈為不帶電荷的極性氨基酸谷氨酸天冬氨酸側(cè)鏈帶負(fù)電荷組氨酸精氨酸賴氨酸側(cè)鏈帶正電荷⑷核苷酸磷酸堿基戊糖核苷酸分子=磷酸基+戊糖+堿基腺嘌呤脫氧核苷酸堿基種類胸腺嘧啶胞嘧啶尿嘧啶鳥嘌呤腺嘌呤戊糖核糖和脫氧核糖2、生物大分子⑴多糖⑵蛋白質(zhì)⑶核酸⑴多糖（Polysaccharides）由多個單糖（通常為葡萄糖）以糖苷鍵連接成分支或不分支的長鏈分子；常見的多糖:淀粉、纖維素、糖原和幾丁質(zhì)；淀粉（starch）植物中最普遍的儲藏物質(zhì)。α-D-葡萄糖以1C和4C連接形成的長鏈分子。分直鏈淀粉和支鏈淀粉。α1，6糖苷鍵α1，4糖苷鍵直鏈淀粉和支鏈淀粉以臍點為中心，輪流交替累積成淀粉粒。淀粉貯藏形式---淀粉粒糖原（Glycogen）主鏈每隔8-12個葡萄糖一個分支，每個分支有12-18個葡萄糖分子。遇碘呈紅褐色。動物細(xì)胞中儲存的多糖，是動物體主要能源。又稱動物淀粉。纖維素（cellulose）纖維素為不分支長鏈。上萬個β-D-葡萄糖由β1、4糖苷鍵連接而成。細(xì)胞壁組分。約占植物界碳素總量的50%以上。幾丁質(zhì)（Chitin）與纖維素結(jié)構(gòu)相似，2C位的羥基由乙酰氨基替代。幾丁質(zhì)鏈?zhǔn)抢ハx和甲殼類動物外骨骼的主要成分。⑵蛋白質(zhì)（Protein）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)酶肽鍵與肽肽鍵:一個氨基酸分子中的氨基與另一個

氨基酸分子的羧基脫水縮合形成。絲氨酸甘氨酸酪氨酸丙氨酸亮氨酸五肽鏈

不同數(shù)目的氨基酸以肽鍵順序相連，形成多肽鏈。

多肽是蛋白質(zhì)分子的亞單位。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)中多肽鏈中氨基酸的數(shù)目、種類和順序，二硫鍵的數(shù)目與位置等。蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)分子中的肽鏈向單一方向卷曲而形成的有周期性重復(fù)的主體結(jié)構(gòu)或構(gòu)象。常見有2種類型。

α螺旋（α-helix）蛋白質(zhì)分子圍繞一個縱軸纏繞成螺旋狀。

β折疊片（β-pleatedsheet）肽鏈并列平行伸展,相互間以氫鍵連接。蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)

多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再盤繞或折疊形成的三維空間形態(tài)。

蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)維持三級結(jié)構(gòu)的作用力：氫鍵范德華力鹽鍵二硫鍵等氫鍵范德華力二硫鍵鹽鍵蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)(quaternarystructure）蛋白質(zhì)分子中兩條或多條肽鏈（亞基）以非共價鍵形成的整個蛋白質(zhì)特定的結(jié)構(gòu)。膠原質(zhì)血色素蛋白質(zhì)的變性

變性（denaturation）：在化學(xué)、物理因素等作用下，蛋白質(zhì)天然空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變和破壞，從而失去生物學(xué)活性的現(xiàn)象。變性不涉及共價鍵的破裂，一級結(jié)構(gòu)保持完好。

生命過程的催化劑---酶酶的概念酶的催化作用機理酶的作用特點影響酶活性的因素

酶是生物活體細(xì)胞產(chǎn)生，以蛋白質(zhì)為主要成分，具催化功能的一類生物催化劑。酶的催化作用機理--降低反應(yīng)活化能用于克服能障(energybarrier)、啟動反應(yīng)進(jìn)行所需要的能量。---活化能(ActivationEnergy)酶的催化特點反應(yīng)條件溫和---常溫、常壓、中性PH

受多因素影響

多樣

專一一個酶特異性地識別其特定底物

高效過氧化氫酶500萬個/分鐘競爭性抑制劑（competitiveinhibitor）非競爭性抑制劑(noncompetitiveinhibitor)

影響酶活性的因素

溫度的影響PH的影響

輔助因子的作用

酶的抑制劑動物體內(nèi)的酶最適PH多在6---8之間。殺蟲劑DDT---一種神經(jīng)系統(tǒng)關(guān)鍵酶的抑制劑。青霉素

---與細(xì)菌合成細(xì)胞壁的關(guān)鍵酶的活性中心結(jié)合。⑶核酸（Nucleicacid）

核酸的結(jié)構(gòu)單體為核苷酸分子核酸分脫氧核糖核酸（DNA）核糖核酸(RNA)DNARNA核糖核酸堿基種類腺嘌呤A鳥嘌呤G胞嘧啶C胸腺嘧啶T脫氧核糖核酸AGCU尿嘧啶DNA一級結(jié)構(gòu)5-磷酸3-羥基核苷酸分子通過3，5-磷酸二酯鍵

連接起來DNA的二級結(jié)構(gòu)--雙螺旋模型1953年，Watson&Crick兩條反向平行的多核苷酸鏈圍繞同一中心軸相互纏繞；雙螺旋平均直徑2nm，堿基對之間距離0.34nm,每旋轉(zhuǎn)一周有10個核苷酸。兩條核苷酸鏈依靠堿基間氫鍵結(jié)合在一起。

A--TG--C

配對

堿基互補原則是DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)。堿基脫氧核糖5-磷酸3-羥基堿基配對原則TACG氫鍵核酸的變性、復(fù)性和雜交變性---指核酸的雙螺旋區(qū)的氫鍵斷裂，變成單鏈，不涉及共價鍵的斷裂。因素：熱、酸、堿等。復(fù)性---指兩條彼此分開的鏈重新結(jié)合成為雙螺旋結(jié)構(gòu)。

雜交RNA的結(jié)構(gòu)單鏈局部堿基能配對形成雙螺旋，不能配對的區(qū)域形成突起(環(huán))

RNA種類：信使RNA(mRNA)

轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)

核糖體RNA(rRNA)大腸桿菌中RNA組成RNA類型相對含量分子長度（核苷酸）rRNAtRNAmRNA80155370017001