2015北大普生笔记(除最后两章)课稿.docx

生命的化学生命的化学基础构成人体的基本化学元素1.11种常量元素：氧碳氢氮钙磷钾硫钠氯镁多种微量元素：钒铬锰铁钴镍铜锌氟碘钼锡硒硅2.分界线：含量占生物体总质量0.01%3.体重占比：常量元素C, H, O, N构成了人体体重约96%；其它常量元素和微量元素构成人体体重约4%。4.微量元素对生物体的重要作用微量元素是许多生物分子，包括酶的结构和功能成分碘是甲状腺素的必要成分，缺碘引起人甲状腺增生铁是血红蛋白的必要成分微量元素在酶的催化功能中发挥作用，帮助在生化反应中传递电子，原子或功能基团锌是羧基肽酶的必要成分生命的介质－水1.水占生物体重量的60％以上。2.生命起源于水，陆生生物体内细胞也生活在水环境中。3.水的性质影响生命构成与生命活动。水是极性分子蛋白表面带电荷区域或极性区域会吸引水分子水能够维持有机环境的酸碱平衡血液的缓冲系统：碳酸和碳酸根细胞内液的缓冲系统：磷酸二氢根和磷酸氢根有机化学及相关概念有机化学：研究碳化合物的化学有机分子：含碳元素的分子。最初人们认为只有在生命体中才含有碳原子，以区别无机分子生化物质：现在将生命体产生的有机分子统称为生化物质。构型：分子中各原子特有的固定的空间排布，使分子具有特定的立体化学形式。当某一物质由一种构型转变为另一种构型时，要求共价键的断裂和重新形成。不对称碳原子：连接四个不同原子或基团的碳原子。旋光异构体：原子构成和数量相同，但构型不同，互为镜像的两种分子。第二节生物大分子的结构与功能糖——生物的能量来源及构建基础功能：1.能源2.合成原料3.储存4.支持5.识别标记等糖的单体——单糖化学分类：多羟基醛或酮常见的单糖：甘油醛、核糖、葡萄糖、半乳糖、果糖链式结构（投影式）、环式结构（透视式）单糖的D/L构型：甘油醛有一个不对称C原子，因此具有D-，L-两种旋光异构体；其它单糖具有数个不对称C原子，因此具有数个旋光异构体。人为将单糖分子中与醛基或酮基相距最远的不对称C*的构型，与D-， L-甘油醛的构型比较，分别定为D型糖和L型糖。如葡萄糖以不对称C5的基团排列来确定构型。天然单糖多为D型。单糖环式结构的形成单糖在溶液中大多以环式结构存在。通常分子中的醛基或酮基与分子本身其它碳原子上的羟基发生可逆的半缩醛反应形成环式结构。如葡萄糖C1醛基与C5羟基发生半缩醛反应形成环式结构。环状单糖的α/β异构体D-葡萄糖环式结构中的C1成为不对称碳原子后可以形成两种异构体：C1上的半缩醛羟基与C5羟甲基同侧称为β-D-葡萄糖；半缩醛羟基与C5羟甲基异侧称为α-D-葡萄糖。单糖通过糖苷键共价连接形成二糖两分子单糖不同C上的羟基彼此发生缩合反应（脱水反应）生成糖苷键。不同单糖通过糖苷键连接形成不同二糖葡萄糖+果糖=蔗糖（1-2糖苷键）半乳糖+葡萄糖=乳糖（1-4糖苷键）葡萄糖+葡萄糖=麦芽糖(1-4糖苷键)多个单糖分子通过糖苷键连接形成多糖α-葡萄糖单体通过1-4或1-6糖苷键连接形成淀粉和糖原β-葡萄糖单体通过1-4糖苷键连接形成纤维素。构型不同的单糖形成性质不同的多糖：一般动物体内没有断裂β-葡萄糖苷键的酶（纤维素酶，因此不能利用纤维素作为能源；反刍动物可以利用体内寄生的细菌和原生动物合成纤维素酶分解纤维素。脂类：包括单纯脂，复合脂，萜类，类固醇及其衍生物功能：1.能量的储存和运送；2.防止机械损伤和保温；3.构成细胞膜；4.激素单纯脂：脂肪——一分子甘油和三分子脂肪酸缩合生成脂肪甘油——丙三醇脂肪——甘油三酯不饱和脂肪酸含有双键复合脂：磷脂一分子甘油与一分子磷酸，两分子脂肪酸发生缩合反应生成磷脂，磷酸与其它基团发生缩合反应形成不同类型的磷脂，如磷脂酰胆碱（卵磷脂）。生物膜的结构基础：磷脂双分子层；亲水的磷酸基团和疏水的脂肪酸形成了磷脂的极性“头部”和非极性“尾部”萜类β-胡萝卜素——1分子可转化为2分子维生素A顺式视黄醛、反式视黄醛——有光情况下顺式转化为反式，黑暗条件下反式转化为顺式类固醇具有四个碳环结构，不含脂肪酸胆固醇：动物细胞质膜的成分，合成固醇类激素的原料雌二醇：固醇类激素，由人体肾上腺皮质、性腺及胎盘分泌的激素多为固醇类激素睾酮：固醇类激素维生素D:脂类维生素蛋白质功能包括：结构支撑，存储，物质转运，信息传递，抵御外界物质，代谢调节等蛋白质的单体：20种氨基酸含硫氨基酸：甲硫氨酸，半胱氨酸非极性氨基酸：甘丙缬亮异亮甲硫苯丙色脯极性氨基酸：丝苏半胱酪天冬谷氨（酰胺）酸性带负电荷氨基酸：天冬氨酸谷氨酸碱性带正电荷氨基酸：赖氨酸、精氨酸、组氨酸氨基酸的构型：除甘氨酸外，所有的氨基酸均具有不对称碳原子，存在两种旋光异构体，以甘油醛为基准定为D型和L型氨基酸;天然存在的氨基酸大多为L构型。氨基酸通过肽键彼此连接形成多肽形成肽键后的氨基酸称为“氨基酸残基”，氨基酸残基的平均分子量为110道尔顿。