講生命的化學(xué)基礎(chǔ)

講生命的化學(xué)基礎(chǔ)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)識生命認(rèn)識組成生命的物質(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%第2頁,共67頁，2024年2月25日，星期天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、三十種第3頁,共67頁，2024年2月25日，星期天4常量元素微量元素第4頁,共67頁，2024年2月25日，星期天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！第5頁,共67頁，2024年2月25日，星期天6為什么是C、H、N、O?H、O、N、C分別共用1，2，3，4個電子對，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，如：H2O2（-1），O2（0），H2O（-2）O是次于F、Cl的第三個跟原子最有親和力的原子。第6頁,共67頁，2024年2月25日，星期天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生物小分子簡介2.3生物大分子的形成2.4生物大分子的高級結(jié)構(gòu)第7頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8不同類型的細(xì)胞，分子組成大致相同，但是這些物質(zhì)的相對含量相差很大。第8頁,共67頁，2024年2月25日，星期天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

糖蛋白糖脂脂蛋白第9頁,共67頁，2024年2月25日，星期天10合成大分子（聚合）大分子分解（水解）第10頁,共67頁，2024年2月25日，星期天112.2生物小分子簡介（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，如：溶解性質(zhì)，酸堿度，pH

水對生物體非常重要第11頁,共67頁，2024年2月25日，星期天12水影響生命活動的例子：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。第12頁,共67頁，2024年2月25日，星期天13第13頁,共67頁，2024年2月25日，星期天14（2）氨基酸氨基酸具有α碳α碳上同時連有一個氨基和羧基大多數(shù)構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸具有光學(xué)異構(gòu)體，均為L型

第14頁,共67頁，2024年2月25日，星期天15各種氨基酸的區(qū)別在側(cè)鏈基團(tuán)—R第15頁,共67頁，2024年2月25日，星期天16氨基酸名稱英文縮寫簡寫氨基酸名稱英文縮寫簡寫甘氨酸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）第16頁,共67頁，2024年2月25日，星期天側(cè)鏈對氨基酸性質(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：酪氨酸第17頁,共67頁，2024年2月25日，星期天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)、信號傳遞等）第18頁,共67頁，2024年2月25日，星期天19（3）單糖多羥基醛或多羥基酮稱為糖。第19頁,共67頁，2024年2月25日，星期天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)型第20頁,共67頁，2024年2月25日，星期天21吡喃型葡萄糖的立體構(gòu)象第21頁,共67頁，2024年2月25日，星期天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)胞信號傳遞第22頁,共67頁，2024年2月25日，星期天23（4）核苷酸核苷酸分子由三個部分組成：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

第23頁,共67頁，2024年2月25日，星期天24堿基腺嘌呤A尿嘧啶U胞嘧啶C鳥嘌呤G胸腺嘧啶T第24頁,共67頁，2024年2月25日，星期天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第25頁,共67頁，2024年2月25日，星期天26

ATP參與能量代謝cAMP和cGMP參與細(xì)胞信號傳遞第26頁,共67頁，2024年2月25日，星期天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、鞘脂和固醇第27頁,共67頁，2024年2月25日，星期天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。第28頁,共67頁，2024年2月25日，星期天29磷脂分子結(jié)構(gòu)第29頁,共67頁，2024年2月25日，星期天30（1）磷脂分子可以看成是一個極性頭，兩條非極性尾巴。（2）鞘脂分子和磷脂不同。但總體看來，也可看成一個極性頭，兩條非極性尾巴。第30頁,共67頁，2024年2月25日，星期天31磷脂和細(xì)胞膜第31頁,共67頁，2024年2月25日，星期天32（1）固醇類的內(nèi)核由4

個環(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促使形成動脈硬化和心腦血管疾病第32頁,共67頁，2024年2月25日，星期天33第33頁,共67頁，2024年2月25日，星期天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）第34頁,共67頁，2024年2月25日，星期天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特有的共價鍵聯(lián)結(jié)而成。第35頁,共67頁，2024年2月25日，星期天36（1）氨基酸通過肽鍵聯(lián)成肽鏈第36頁,共67頁，2024年2月25日，星期天寡肽：含有10左右氨基酸殘基（如二肽、五肽、八肽）多肽：含10－20個氨基酸殘基蛋白質(zhì)：含幾十個氨基酸殘基注意：肽鏈有方向性氨基端（N端），羧基端（C端）第37頁,共67頁，2024年2月25日，星期天38肽鏈的兩端具有不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)——氨基端和羧基端第38頁,共67頁，2024年2月25日，星期天第39頁,共67頁，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)種類的多樣性第40頁,共67頁，2024年2月25日，星期天41（2）單糖通過糖苷鍵聯(lián)成多糖鏈第41頁,共67頁，2024年2月25日，星期天42糖苷鍵不同導(dǎo)致多糖的立體結(jié)構(gòu)差異第42頁,共67頁，2024年2月25日，星期天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第43頁,共67頁，2024年2月25日，星期天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，含半縮醛羥基第44頁,共67頁，2024年2月25日，星期天45（3）核苷酸通過磷酸二酯鍵連成核酸第45頁,共67頁，2024年2月25日，星期天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尿嘧啶無胸腺嘧啶第46頁,共67頁，2024年2月25日，星期天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第47頁,共67頁，2024年2月25日，星期天482.4生物大分子的高級結(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。第48頁,共67頁，2024年2月25日，星期天49一級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)α－螺旋β－折疊

蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)第49頁,共67頁，2024年2月25日，星期天50（1）蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是指肽鏈中氨基酸的排列順序第50頁,共67頁，2024年2月25日，星期天51鄰近幾個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 無規(guī)卷曲 無序結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)第51頁,共67頁，2024年2月25日，星期天52平行β

-折疊反平行β

-折疊α-螺旋第52頁,共67頁，2024年2月25日，星期天53蛋白質(zhì)的三級結(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。第53頁,共67頁，2024年2月25日，星期天54蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)四級結(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)。第54頁,共67頁，2024年2月25日，星期天55 1953年，Watson&Crick提出的模型

（2）核酸的高級結(jié)構(gòu)第55頁,共67頁，2024年2月25日，星期天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。第56頁,共67頁，2024年2月25日，星期天57DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)（3）兩條鏈對應(yīng)堿基呈配對關(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的二級結(jié)構(gòu)，DNA的三級結(jié)構(gòu)的形成需要蛋白質(zhì)幫助。第57頁,共67頁，2024年2月25日，星期天58堿基之間的氫鍵第58頁,共67頁，2024年2月25日，星期天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:第59頁,共67頁，2024年2月25日，星期天60RNA單鏈結(jié)構(gòu)RNA局部形成堿基配對，形成高級結(jié)構(gòu)。mRNA，tRNA和rRNA功能不同。第60頁,