02第二章生命的化学基础与生物大分子.ppt

2.1 生命的化学基础 与其它物质一样，细胞乃至生命也是由原子组成的 元素组成 分子组成 2.1 生命的化学基础 元素组成 已知元素115种； 天然元素有92种。 人体中发现81种； 2.1 生命的化学基础 分子组成 生物体都是由蛋白质、核酸、脂类、糖类、无机盐和水组成。 蛋白质、核酸、脂类和糖类是组成生物体最重要的生物大分子。 水是生物体内所占比例最大的化学成分。 2.1 生命的化学基础 水 细胞中水的含量通常占细胞总量70%～80%。 不同机体或同一机体不同器官，含水量差别很大。 人体骨骼22％，肌肉76％，脑70％～84％，肝脏70％，皮肤72％，心脏79％，血液83％。 一般说来，水生生物和生命活动旺盛的细胞，含水较多; 陆生生物和生命活动不活跃的细胞，含水分较少。 如休眠的种子、孢子含水量低于10％。 2.1 生命的化学基础 无机盐 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42- ……等 调节渗透压、pH值、酶的活化因子。 2.2 生物大分子 生物大分子的基本特性 单体分子相同：一切生物体中的各类有机大分子都是分别由相同或相似的单体，如蛋白质分子中的20种氨基酸、DNA及 RNA中的8种脱氧核苷酸或核苷酸所组合而成的； 结构复杂： 构成生物分子的结构单元具有不同的排列组合，并可以进一步形成非常复杂的三维空间结构； 2.2 生物大分子 生物大分子的基本特性 遵循共同的建成和分解规律：生物大分子由简单的单体小分子脱水缩合而成；分解时是通过水解反应； 碳原子是生物大分子的基本骨架：碳原子的不同排列方式和长短是生物大分子多样性的基础。以共价键的形式与氢、氧、氮及磷相结合，形成了具有不同性质的生物大分子 生物大分子的基本性质还取决于与碳骨架相连接的功能基团 生物体中的有机化合物主要含有羟基、羰基、羧基、氨基、巯基、磷酸基等功能基团，这些功能基团几乎都是极性基团。 功能基团的极性使得生物分子具有亲水性，有利于这些化合物稳定于有大量水分子存在的细胞中。 糖类 单糖、寡糖 葡萄糖、核糖、乳糖、蔗糖、麦芽糖 多糖 淀粉、糖原、纤维素 糖类的生物学功能 作为生物体的结构成分：植物、真菌以及细菌的细胞壁；昆虫和甲壳类的外骨骼等； 作为生物体内的主要能源物质：生物氧化的燃料－－葡萄糖和能量的贮存物质－－淀粉和糖原等； 生物体内的重要中间代谢物质：糖类通过这些中间物质为其它生物分子如氨基酸、核苷酸以及脂肪酸等提供碳骨架； 作为细胞识别的信息分子：许多膜蛋白、分泌蛋白和受体蛋白都是糖蛋白，即在特定部位结合一定量的寡糖。这些糖链可能起信号识别的作用。 2.2.2 生物大分子——脂类 脂类 脂肪、油的区别？人心血管有利？甘油+脂肪酸 磷脂 和脂肪区别是？甘油+磷酸 几乎全部存在于膜系统中 脑、肺、肾、心、卵、大豆含量高； 类固醇 不含脂肪酸，但有脂类性质 胆固醇 具有特殊芳香族结构 蜡质 脂肪酸+醇 萜类 类葫萝卜素 数目不等的异戊二烯 连接而成的分子 脂类的生物学功能： 是生物膜的主要成分； 主要能源物质，脂肪氧化产生的能量大约是糖的二倍； 参与细胞的识别； 是某些生物大分子的组成成分； 生物活性物质，如b-胡萝卜素、维生素E等； 生物表面的保护层：保持体温、水份、抗逆等。 2.2.3 生物大分子——蛋白质 蛋白质 20种天然氨基酸 氨基酸结构特点及基本性质 共同特点：与羧基相连的碳原子（?-碳原子）上都有一个氨基和一个R基； 氨基酸呈两性离子状态，具有等电点(pI)，即在特定的pH值溶液中，氨基酸所带的净电荷为零，此时的pH值即为该种氨基酸的等电点； 不同氨基酸其R基各不相同，R基的结构决定了20种氨基酸的特殊性质 肽键、肽、多肽 一个氨基酸的?氨基与另一个氨基酸的?羧基脱水缩合，形成肽键并生成二肽化合物。不同数目的氨基酸以肽键顺序相连形成多肽，多肽形成蛋白质分子的亚单位。 肽链的顺序方向定义为从氨基端到羧基端的方向 空间结构 蛋白质一级结构是靠共价键(肽键)维系 高级结构主要是靠非共价键（氢键、疏水键、离子健和范德华力）维系 一级结构：包括氨基酸序列，氨基酸数目、种类、顺序；多肽链数目，连接方式等。直接影响高级结构，如镰刀形贫血症；由基因确定，中间有差异，差别小，亲缘关系近 二级结构：在一级结构的基础上，多肽链局部折叠形成的构象单元。因为肽链内可形成H键,导致二级结构?螺旋(?-Helix)和?折叠(?-Sheet)的产生。 四级结构：在三级结构的基础上，多亚基蛋白装配形成特定空间徘布，即蛋白质四级结构。 蛋白质结构与功能的关系 蛋白质的特定构象即蛋白质的