普通生物学生命的化学基础.ppt

普通生物学生命的化学基础现在学习的是第1页，共50页 一、元素组成生物体的主要元素生命必需的约25种元素生物体的主要元素(大量元素)C、H、O、N、P、S、K、Ca等，占99.35%，其中C、H、O、N 4种元素占96%。微量元素：含量少于0.01%同位素：质子数与电子数相同，中子数不同的原子。2现在学习的是第2页，共50页 水是生命的介质，没有水就没有生命，这是因为水有许多特性：水是极性分子，分子之间形成氢键，因而水有较强的内聚力和表面张力；水分子之间的氢键使水能缓和温度的变化；冰比水密度低；水是良好的溶剂，是生命系统中各种化学反应的理想介质；水能够电离。二、水和无机盐（一）（一）水水OHH3现在学习的是第3页，共50页在细胞中一般以离子状态存在，对细胞的渗透压和pH值起着重要的调节作用：生物生存环境的pH范围为38.5。细胞中的各种离子有一定的缓冲能力，使细胞内的pH保持相对恒定，以利细胞维持正常的生命活动。有些离子是酶的活化因子，如Mg+、Ca2+；有些离子是合成有机物的原料:PO4+可用于合成磷酸、核苷酸等；Fe2+可用于合成血红蛋白等；（二）无机盐（二）无机盐4现在学习的是第4页，共50页三、生物大分子三、生物大分子碳是组成细胞各种大分子的基础。碳最外层有4个电子空位，极易形成4个共价键碳架结构排列和长短决定了有机化合物的基本性质。5现在学习的是第5页，共50页 有机化合物的性质取决于功能基团这些功能基团（functional group）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。6现在学习的是第6页，共50页生物大分子可分为四类：蛋白质（proein）核酸（nucleic acid）多糖（polysaccharide）脂质（lipid）7现在学习的是第7页，共50页糖：多羟基醛或多羟基酮称为糖组成：糖类是细胞中重要的有机物，糖分子含C、H、O三种元素。功能：糖提供生命活动所需的能源，而且是重要的中间代谢物，用来合成重要的生物大分子，构成细胞的结构成分。分类：糖类包括小分子的单糖、双糖、三糖，以及由单糖构成的大分子的多糖。（一）糖类（一）糖类（carbohydrate）8现在学习的是第8页，共50页有两种形式存在：即醛糖和酮糖。重要的单糖有：1.单糖（单糖（monosaccharide）丙糖如甘油醛和二羟丙酮。戊糖核糖、脱氧核糖、核酮糖、木糖和阿拉 伯糖。己糖葡萄糖、果糖、半乳糖、甘乳糖等。9现在学习的是第9页，共50页葡萄糖是细胞内主要的单糖，是最重要的能源物质。葡萄糖（glucose）10现在学习的是第10页，共50页（1）双糖如麦芽糖、蔗糖、纤维二糖、乳糖等。（2）其他寡糖 三糖、四糖等。如棉子糖。2.寡糖寡糖有少数几个单糖缩合而成的糖。葡萄糖葡萄糖麦芽糖(maltose)葡萄糖果糖蔗糖(sucrose)葡萄糖半乳糖乳糖(lactose)11现在学习的是第11页，共50页麦芽糖的形成过程麦芽糖的形成过程12现在学习的是第12页，共50页淀粉(starch)植物细胞中的储藏营养物。糖原(glycogen)动物细胞中储藏的多糖。纤维素(cellulose)植物细胞壁的主要成分。几丁质、果胶等。3.多糖多糖(polysaccharide)自然界中最多的糖类，由单糖分子缩合脱水而成。13现在学习的是第13页，共50页是生物膜的重要成分是储能的分子构成生物表面的保护层是很好的绝缘体有些脂类是重要的生物学活性物质（性激素等）（二）脂类（二）脂类脂类在细胞中具有独特的生物学功能：14现在学习的是第14页，共50页脂肪(fat)甘油和脂肪酸结合而成的酯。腊(wax)脂肪酸和醇化合而成的酯。磷脂类(phospholipid)又称磷酸甘油酯。甘油的一个-基和磷酸结合而成的酯。类固醇(steroid)胆固醇、性激素种类：种类：油脂甘油三酯脂肪油脂甘油三酯脂肪15现在学习的是第15页，共50页R代表烃基代表烃基 脂肪由两种基本结构单元，甘油和脂肪酸，通过酯化反应合成。细胞内主要的贮能物质脂肪脂肪(fat)16现在学习的是第16页，共50页甘油三酯的合成：甘油三酯的合成：17现在学习的是第17页，共50页磷脂(phospholipid)：又称磷酸甘油脂，与脂肪不同之处在于甘油的一个羟基不是与脂肪酸结合成酯，而是与磷酸及其衍生物结合。(如磷酸胆碱：形成卵磷脂)磷脂是细胞内各种膜结构的重要成分。18现在学习的是第18页，共50页（三）蛋白质（三）蛋白质(protein)生命活动的主要承担者生命活动的主要承担者1、一般特性、一般特性蛋白质属于生物大分子，在细胞和生物体的生命过程中起着十分重要的作用。(1)有些蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质如：膜蛋白、毛发中的角蛋白、肌肉中的胶原蛋白等功能蛋白(7)有些有接受和传递信息作用，如受体等 (6)有些有运动功能，如肌球蛋白，肌动蛋白等(5)有些有免疫作用，如：人体内的抗体(4)有些有调节作用，如：胰岛素、生长激素、甲状腺激素(3)有些有运输作用，如：载体、血红蛋白(2)有些有催化作用，如：酶结构蛋白19现在学习的是第19页，共50页2、氨基酸、氨基酸(amino acid)CCOOHNH2HH CCOOHNH2CH3HCH3CH3 CCOOHNH2CHH甘氨酸丙氨酸缬氨酸能否写出通式？20现在学习的是第20页，共50页每种氨基酸分子至少含有一个氨基，一个羧基，并且都有一个氨基和羧基连接在同一个碳原子上；R基的不同导致氨基酸的种类不同。结构通式HROH N C C O HHH2N C COOHHR或21现在学习的是第21页，共50页氨基酸必需氨基酸，8种，体内不能合成非必需氨基酸，12种，体内可以合成甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸人体内氨基酸的种类：共20种 甲硫 缬 赖 异亮 苯丙 亮 色 苏 甲 携 来 一 本 亮 色 书谐音22现在学习的是第22页，共50页一个氨基酸分子中的-氨基，与另一氨基酸分子中的-羧基脱水缩合，形成肽键(peptide bond)。肽(peptide)分子量在1500以下；多肽(polypeptide)分子量在1500以上。多肽链的一端有一个-NH2，称N-端；另一端有一个-COOH，称C-端。3、肽键、肽和多肽、肽键、肽和多肽23现在学习的是第23页，共50页24现在学习的是第24页，共50页蛋白质的一级结构 -螺旋 -折叠 三级结构 四级结构4、蛋白质的空间结构、蛋白质的空间结构v蛋白质分子有特定的空间结构，即构象。二级结构25现在学习的是第25页，共50页一级结构（一级结构（Primary structure）：）：一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。26现在学习的是第26页，共50页二级结构二级结构（secondary structure）：-螺旋螺旋-折叠折叠27现在学习的是第27页，共50页三级结构（三级结构（tertiary structure）：）：在蛋白质多肽链中-螺旋、-折叠以及无定形线状等二级结构往往受侧链以及各主链构象单元间的相互作用，从而进一步卷曲、折叠成具有一定规律性的三维空间结构，称为蛋白质的三级结构。大多数蛋白质都具有纤维状或球状的三级结构。28现在学习的是第28页，共50页 肌红蛋白肌红蛋白(Mb)N 端端 C端端29现在学习的是第29页，共50页四级结构（四级结构（quarternary structure）有些蛋白质由两条或两条以上具有三级结构的多肽链构成。每条具有三级结构的多肽链就称为一个亚基(subunit)。多个亚基通过非共价键（氢键、盐键、疏水键等键）聚合而成一定空间结构的聚合体，称蛋白质的四级结构。它反映了蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基间的相互作用，但不包括亚基内部的空间结构。30现在学习的是第30页，共50页血血红红蛋蛋白白的的四四级级结结构构 hemoglobin31现在学习的是第31页，共50页蛋白质的各种结构的关系蛋白质的各种结构的关系32现在学习的是第32页，共50页胰岛素空间结构示意图胰岛素空间结构示意图33现在学习的是第33页，共50页肌红蛋白和血红蛋白的空间结构肌红蛋白和血红蛋白的空间结构34现在学习的是第34页，共50页木瓜蛋白酶和胰蛋白酶的空间结构木瓜蛋白酶和胰蛋白酶的空间结构35现在学习的是第35页，共50页抗体的空间结构抗体的空间结构36现在学习的是第36页，共50页核酸最先从细胞核中分离得到，且它们是酸性的，故而得名。核酸分为两类：脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid,DNA）和核糖核酸（ribonucleic acid,RNA）。DNA存在于细胞核、线粒体和叶绿体中，是遗传信息的携带者；RNA在细胞核中合成，然后进入细胞质，在蛋白质合成中起重要作用。（四）核酸（四）核酸(nucleic acid)40现在学习的是第40页，共50页 DNA 遗传的物质基础核酸 mRNA 作为Pr合成模板 RNA tRNA 转运AA rRNA 作为Pr合成场所核酸是由核苷酸(nucleotide)单体组成的核苷酸分子由三个部分组成：含氮碱基:嘧啶、嘌呤 五碳糖：核糖或脱氧核糖 磷酸核苷酸41现在学习的是第41页，共50页42现在学习的是第42页，共50页含氮碱基（nitrogenous base）分为两类：双环分子的嘌呤，包括腺嘌呤（adenine,A）和鸟嘌呤（guanine,G）；单环分子的嘧啶，包括胸腺嘧啶（thymine,T）、胞嘧啶（cytosine,C）和尿嘧啶（uracil,U）。1.核苷酸核苷酸43现在学习的是第43页，共50页腺嘌呤腺嘌呤adenine鸟嘌呤鸟嘌呤guanine尿嘧啶尿嘧啶uracil胞嘧啶胞嘧啶cytosine胸腺嘧啶胸腺嘧啶thymine44现在学习的是第44页，共50页 核糖核糖(ribose)与脱氧核糖与脱氧核糖(deoxyribose)：45现在学习的是第45页，共50页戊糖分子上第一位碳原子与嘌呤或嘧啶结合，就形成核苷（脱氧核苷）；核苷（脱氧核苷）与一个磷酸分子结合，就形成一个核苷酸（脱氧核苷酸）。46现在学习的是第46页，共50页核苷酸单体分子以磷酸二酯键顺序相连，组成核酸。DNA含脱氧核糖，以及A、T、G、C四种碱基；RNA含核糖，以及A、U、G、C四种碱基。2.DNA和和RNADNA分子是双链分子，两条单链分子间以A-T、G-C相配对的方式而成双螺旋。RNA分子则是单链的。47现在学习的是第47页，共50页48现在学习的是第48页，共50页mRNA49现在学习的是第49页，共50页tRNA50现在学习的是第50页，共50页