最新大学化学第07章-生命化学基础PPT课件.ppt

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1、大学化学第大学化学第07章章-生命化学生命化学基础基础本章概要7.1 氨基酸、蛋白质与酶氨基酸、蛋白质与酶7.1.1 氨基酸氨基酸 ；7.1.2 肽键和多肽；肽键和多肽； 7.1.3 蛋白质；蛋白质； 7.1.4 酶酶7.2 糖与脂糖与脂7.2.1 糖类；糖类； 7.2.2 脂类脂类7.3 核酸核酸7.3.1 核酸的分类；核酸的分类；7.3.2 核苷酸的组成；核苷酸的组成；7.3.3 DNA的组成的组成与结构；与结构；7.3.4 结论结论7.4 染色体、基因与遗传染色体、基因与遗传 7.4.1 染色体的组成与结构；染色体的组成与结构；7.4.2 基因与遗传信息基因与遗传信息复习：复习：2282

2、45；预习：；预习：247264；习题：习题：13.3, 13.9, 13.15, 13.16。纤维状蛋白：纤维状蛋白在动物体内对组织器官起着支持、纤维状蛋白：纤维状蛋白在动物体内对组织器官起着支持、保护等作用，在动物体内含量丰富。保护等作用，在动物体内含量丰富。 胶原蛋白：是脊椎动物中含量最丰富的蛋白质胶原蛋白：是脊椎动物中含量最丰富的蛋白质 (1/4 1/3)，是皮肤、软骨、动脉管壁及结缔组织的成分。是皮肤、软骨、动脉管壁及结缔组织的成分。 -角蛋白：存在于动物的毛发、蹄爪、羽毛、甲壳和指甲角蛋白：存在于动物的毛发、蹄爪、羽毛、甲壳和指甲中，富含胱氨酸。中，富含胱氨酸。 -角蛋白：存在于蜘

3、蛛丝、蚕丝、爬行动物鳞片中，又称丝角蛋白：存在于蜘蛛丝、蚕丝、爬行动物鳞片中，又称丝蛋白，富含甘氨酸、丝氨酸和丙氨酸蛋白，富含甘氨酸、丝氨酸和丙氨酸肌肉蛋白。肌肉蛋白。糖蛋白：糖蛋白是一类由糖同蛋白质结合而成的结合蛋白糖蛋白：糖蛋白是一类由糖同蛋白质结合而成的结合蛋白质。一切动、植物的组织、体液中均含有糖蛋白。糖蛋白质。一切动、植物的组织、体液中均含有糖蛋白。糖蛋白是细胞膜的结构物质，许多激素与酶均属于糖蛋白。如凝是细胞膜的结构物质，许多激素与酶均属于糖蛋白。如凝血酶、胰岛素等。血酶、胰岛素等。球状蛋白：是结构最复杂、功能最多样的一类蛋白质。球状蛋白：是结构最复杂、功能最多样的一类蛋白质。如血

4、红蛋白如血红蛋白, 等。等。脂蛋白：脂蛋白是一类由脂与蛋白质结合而成的结合蛋脂蛋白：脂蛋白是一类由脂与蛋白质结合而成的结合蛋白质。广泛分布于生物细胞和血液中。分细胞脂蛋白白质。广泛分布于生物细胞和血液中。分细胞脂蛋白（如磷脂、糖脂等）和血浆脂蛋白（根据其密度可分为（如磷脂、糖脂等）和血浆脂蛋白（根据其密度可分为乳糜微粒、极低密度、低密度、高密度和极高密度脂蛋乳糜微粒、极低密度、低密度、高密度和极高密度脂蛋白五类）。脂蛋白的作用是输运脂质与固醇类物质。白五类）。脂蛋白的作用是输运脂质与固醇类物质。金属蛋白：蛋白质金属蛋白：蛋白质+ +金属离子，如血红蛋白，激素，胰岛金属离子，如血红蛋白，激素，胰

5、岛素，等。素，等。色蛋白：蛋白质色蛋白：蛋白质+ +显色物质，如血红蛋白，植物中的叶绿显色物质，如血红蛋白，植物中的叶绿蛋白和细胞色素等。蛋白和细胞色素等。7.1.4 酶（Enzyme）7.1.4.1 定义J酶是一类由生物细胞产生的、具催化活性的特殊蛋白质。酶是一类由生物细胞产生的、具催化活性的特殊蛋白质。7.1.4.2 酶催化的特点J酶催化的效率极高：因此只需要极微量的酶就能够保证生酶催化的效率极高：因此只需要极微量的酶就能够保证生物体内化学反应的进行；物体内化学反应的进行；J酶催化的专一性特强：生物体内每一种化学反应就有一种酶催化的专一性特强：生物体内每一种化学反应就有一种酶与之对应。因此

6、生物体内酶的种类很多；酶与之对应。因此生物体内酶的种类很多；J酶的活性严重依赖于温度、酶的活性严重依赖于温度、pH、重金属离子浓度等因素。、重金属离子浓度等因素。7.1.4.3 酶的分类J根据酶的作用和功能，可将酶分为根据酶的作用和功能，可将酶分为6类：类：氧化还原酶氧化还原酶 (如如脱氢酶脱氢酶)；基团转移酶基团转移酶 (如转氨酶如转氨酶)；水解酶水解酶 (如淀粉酶如淀粉酶)；裂解酶裂解酶 (如脱羧酶如脱羧酶)；异构化酶；异构化酶；连接酶。连接酶。胰胰岛岛素素结结构构模模型型7.2 糖与脂生物体是细胞的结合体。组成细胞的物质主要有蛋白质、生物体是细胞的结合体。组成细胞的物质主要有蛋白质、核酸

7、、糖类、脂肪与水，等。核酸、糖类、脂肪与水，等。7.2.1 糖类（Carbohydrates）7.2.1.1 定义 J在生命体中有一类重要化合物，在绝大多数情况下，其分在生命体中有一类重要化合物，在绝大多数情况下，其分子式可以用子式可以用Cn(H2O)m表示。称为糖类，旧称碳水化合物。表示。称为糖类，旧称碳水化合物。是一类含醛基是一类含醛基(CHO)或酮基或酮基(RCOR)的多羟基化合物。的多羟基化合物。7.2.1.2 糖在生命体中的作用J是生物体贮藏能量的载体；是生物体贮藏能量的载体；J是生物体合成蛋白质、脂和核酸的原料；是生物体合成蛋白质、脂和核酸的原料；J是细胞和组织的结构单元；是细胞和

8、组织的结构单元；J是细胞中生化反应的介质。是细胞中生化反应的介质。7.2.1.3 糖的分类根据结构的复杂性，将糖分为单糖、双糖和多糖三类。根据结构的复杂性，将糖分为单糖、双糖和多糖三类。J单糖：不能用水解法进一步降解为更简单的糖的单体。在单糖：不能用水解法进一步降解为更简单的糖的单体。在生命体中重要的是五碳糖（戊糖，又称核糖）和六碳糖生命体中重要的是五碳糖（戊糖，又称核糖）和六碳糖 (己糖己糖)。 D-核糖核糖 -核糖核糖 -脱氧核糖脱氧核糖 D-葡萄糖葡萄糖 D-半乳糖半乳糖 D-果糖果糖OHOCH2HHOHHOHHOHOHOCH2HHOHHHOHHHOCHHCOHHCOHCHHOHCHOH

9、O CHHCOHHCOHHCHOHCOHHCHOHHO CHHCOHHCCHOHCOHHCHOHHOHHO CHHCOHHCOHHCHOHCCO HHOHJ双糖：由两个单糖分子失去一个水分子缩聚而成，如：双糖：由两个单糖分子失去一个水分子缩聚而成，如： 2葡萄糖葡萄糖麦芽糖麦芽糖 + H2O葡萄糖葡萄糖 + 果糖果糖 蔗糖蔗糖 + H2OJ多糖：由多糖：由n个单糖分子失去个单糖分子失去n-1个水分子后缩聚而成的多聚个水分子后缩聚而成的多聚体。多糖大多不溶于水，结构复杂。多糖又可以分为淀粉、体。多糖大多不溶于水，结构复杂。多糖又可以分为淀粉、纤维素和糖原三种。它们都是葡萄糖的缩合物。纤维素和糖原

10、三种。它们都是葡萄糖的缩合物。7.2.2 脂类(Lipids)脂类是脂肪和类脂脂类是脂肪和类脂 (磷脂、固醇等磷脂、固醇等)的总称，的总称， 大多数脂类是甘油三酸脂的复杂化合物。大多数脂类是甘油三酸脂的复杂化合物。7.2.2.1 脂的作用J储存能量：脂类被氧化时所产生的热量是淀粉和糖原的储存能量：脂类被氧化时所产生的热量是淀粉和糖原的23倍，因此是有效的储能物质。倍，因此是有效的储能物质。CH2OCOR1 |CHOCOR2 |CH2OCOR3J构成生物膜：当甘油三酸脂中的一个脂肪酸基被磷酸基取构成生物膜：当甘油三酸脂中的一个脂肪酸基被磷酸基取代后所生成的化合物称为代后所生成的化合物称为磷脂磷脂

11、。人体中含量最多的磷脂是。人体中含量最多的磷脂是胆碱磷酸甘油脂（商品名卵磷脂）：胆碱磷酸甘油脂（商品名卵磷脂）：显然，胆碱磷酸甘油脂具有两亲性质，在生物体中易形成显然，胆碱磷酸甘油脂具有两亲性质，在生物体中易形成膜状结构（膜状结构（）。）。7.3 核酸（Nucleic Acid）核酸是从细胞核中分离出来的强酸性物质，它是分子量高核酸是从细胞核中分离出来的强酸性物质，它是分子量高达达108的高分子聚合物，是遗传物质的基础。的高分子聚合物，是遗传物质的基础。CHCHCOCOR1OCOR2HHHOPOOOCH2CH2NCH3CH3CH37.3.1 核酸的分类核酸可分为核糖核酸（核酸可分为核糖核酸（R

12、ibonucleic Acid, RNA）和脱氧核糖）和脱氧核糖核酸（核酸（Deoxyribonucleic Acid, DNA）两类。组成核酸的结）两类。组成核酸的结构单元是构单元是核苷酸核苷酸。7.3.2 核苷酸的组成7.3.3 DNA的组成与结构（）戊糖（核糖戊糖（核糖/ /脱氧核糖）脱氧核糖）含氮碱基（胞含氮碱基（胞, 尿尿, 胸腺嘧啶；腺胸腺嘧啶；腺, 鸟嘌呤）鸟嘌呤）磷酸磷酸核苷酸核苷酸酸酸戊糖戊糖碱基（碱基（ ）DNA 磷酸磷酸 D-2-脱氧核糖脱氧核糖 腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶，胸腺嘧啶腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶，胸腺嘧啶RNA 磷酸磷酸D-核糖核糖腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶，尿嘧啶腺嘌

13、呤，鸟嘌呤，胞嘧啶，尿嘧啶7.3.4 结论JDNA由两条主链组成，每条主链均以磷酸酯与核糖为链由两条主链组成，每条主链均以磷酸酯与核糖为链体，可表为体，可表为PSPS；JDNA中的碱基是腺嘌呤中的碱基是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶、胞嘧啶(C)和胸和胸腺嘧啶腺嘧啶(T)，而，而RNA中的碱基是腺嘌呤中的碱基是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶胞嘧啶(C)和尿嘧啶和尿嘧啶(U)；J在在DNA中，两条链是互补的：一条链上的碱基通过氢键中，两条链是互补的：一条链上的碱基通过氢键与另一条链上的碱基配对，互补对为与另一条链上的碱基配对，互补对为A-T、G-C。7.4 染色体、基因与

14、遗传7.4.1 染色体的组成与结构J染色体是由线型双链染色体是由线型双链DNA分子与蛋白质所形成的复合物。分子与蛋白质所形成的复合物。J染色体存在于生物细胞核内，因细胞分裂时期可用碱性染色体存在于生物细胞核内，因细胞分裂时期可用碱性染料染色而得名。染料染色而得名。染染色色体体的的结结构构在有性繁殖物种中，体细胞内染色体的数目成对出现，称在有性繁殖物种中，体细胞内染色体的数目成对出现，称为二倍体。性细胞（精子、卵子）中染色体数目只有体细为二倍体。性细胞（精子、卵子）中染色体数目只有体细胞的一半，称为单倍体。胞的一半，称为单倍体。正常人的体细胞染色体数目为正常人的体细胞染色体数目为23对，并有一定

15、的形态和结对，并有一定的形态和结构。染色体在形态结构或数量上的异常被成为染色体异常，构。染色体在形态结构或数量上的异常被成为染色体异常，由染色体异常引起的疾病为染色体病。由染色体异常引起的疾病为染色体病。现已发现的染色体病有现已发现的染色体病有100余种，染色体病在临床上常可余种，染色体病在临床上常可造成流产、先天愚型、先天性多发性畸形、以及癌肿等。造成流产、先天愚型、先天性多发性畸形、以及癌肿等。染色体异常的发生率为染色体异常的发生率为0.5%0.7%。 人类体细胞中的人类体细胞中的23对染色体中，有对染色体中，有22对常染色体和一对性对常染色体和一对性染色体。性染色体包括染色体。性染色体包

16、括 X 染色体和染色体和 Y 染色体。哺乳动物染色体。哺乳动物雄性个体细胞的性染色体对为雄性个体细胞的性染色体对为XY；雌性则为；雌性则为XX。由于哺乳动物雄性个体细胞的性染色体对为由于哺乳动物雄性个体细胞的性染色体对为XY，其精子，其精子的性染色体为的性染色体为X或或Y；由于雌性的染色体对为；由于雌性的染色体对为XX，其卵子，其卵子的性染色体只能为的性染色体只能为X。由性染色体为由性染色体为 X 的精子受精的卵发育为雌性体的精子受精的卵发育为雌性体 (XX)；由；由染色体为染色体为Y的精子授精的卵则发育成雄性体的精子授精的卵则发育成雄性体 (XY)。7.4.2 基因与遗传信息 DNA分子上脱

17、氧核苷酸的排列顺序（因而碱基排列顺序）分子上脱氧核苷酸的排列顺序（因而碱基排列顺序）决定生物的性状。决定生物的性状。 可以认为：可以认为：DNA分子是由许多个相对独立的单位构成的，分子是由许多个相对独立的单位构成的，每一个独立的单位称为基因每一个独立的单位称为基因 (Gene)，即基因是，即基因是DNA分子分子上的一个小片段。上的一个小片段。7.4.2.1 DNA的复制DNA的复制的复制7.4.2.2 蛋白质的合成J遗传学上把信使遗传学上把信使RNA上决定一个氨基酸的相邻的上决定一个氨基酸的相邻的3个碱基个碱基叫做一个密码子。叫做一个密码子。1967年全部密码子破译完毕。年全部密码子破译完毕。

18、第一碱基第一碱基第二碱基第二碱基第三碱基第三碱基UCAGU尿嘧啶尿嘧啶苯丙氨酸苯丙氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸半胱氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸苯丙氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸半胱氨酸半胱氨酸C亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸( (终止子终止子) )( (终止子终止子) )A亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸( (终止子终止子) )色氨酸色氨酸GC胞嘧啶胞嘧啶亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸精氨酸精氨酸U亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸精氨酸精氨酸C亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸A亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸GA腺嘌呤腺嘌呤异亮氨酸异亮氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰

19、胺丝氨酸丝氨酸U异亮氨酸异亮氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺丝氨酸丝氨酸C异亮氨酸异亮氨酸苏氨酸苏氨酸赖氨酸赖氨酸精氨酸精氨酸A蛋氨酸蛋氨酸( (起始起始) )苏氨酸苏氨酸赖氨酸赖氨酸精氨酸精氨酸GG尿嘌呤尿嘌呤缬氨酸缬氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸甘氨酸甘氨酸U缬氨酸缬氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸甘氨酸甘氨酸C缬氨酸缬氨酸丙氨酸丙氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸A缬氨酸缬氨酸( (起始起始) )丙氨酸丙氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸G蛋白质的合成蛋白质的合成l例：如果某例：如果某DNA片段的核苷酸系列为（左起）：片段的核苷酸系列为（左起）：lDNA片段：片段： T-A-C-A-A-G-C-A

20、-G-T-T-G-G-T-C-G-T-G-lmRNAA-U-G-U-U-C-G-U-C-A-A-C-C-A-G-C-A-C- l新肽链新肽链蛋蛋(起起) - 苯丙苯丙 - 缬缬 - 天冬酰胺天冬酰胺-谷氨酰胺谷氨酰胺-组组- 第一碱基第一碱基第二碱基第二碱基第三碱基第三碱基U (尿嘧啶尿嘧啶)C (胞嘧啶胞嘧啶)A (腺嘌呤腺嘌呤)G (鸟嘌呤鸟嘌呤)U苯丙氨酸苯丙氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸半胱氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸苯丙氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸半胱氨酸半胱氨酸C亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸( (终止子终止子) )( (终止子终止子) )A亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸( (终止子终止子) )色氨酸

21、色氨酸GC亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸精氨酸精氨酸U亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸精氨酸精氨酸C亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸A亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸GA异亮氨酸异亮氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺丝氨酸丝氨酸U异亮氨酸异亮氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺丝氨酸丝氨酸C异亮氨酸异亮氨酸苏氨酸苏氨酸赖氨酸赖氨酸精氨酸精氨酸A蛋氨酸蛋氨酸( (起始起始) )苏氨酸苏氨酸赖氨酸赖氨酸精氨酸精氨酸GG缬氨酸缬氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸甘氨酸甘氨酸U缬氨酸缬氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸甘氨酸甘氨酸C缬氨酸缬氨酸丙氨酸丙氨酸谷氨酸

22、谷氨酸甘氨酸甘氨酸A缬氨酸缬氨酸( (起始起始) )丙氨酸丙氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸G7.4.2.3 基因的突变J由于由于DNA分子中发生碱基对分子中发生碱基对 的增添、缺失或改变的增添、缺失或改变, 而引起而引起 的的DNA结构的改变结构的改变, 叫做基因叫做基因 突变。突变。蛋白质蛋白质 正常正常 异常异常 氨基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸 缬氨酸缬氨酸 mRNA GAA GUA DNA CTT 突变突变 CATGAA GTAJ引起基因突变的因素可能有：引起基因突变的因素可能有：J物理因素物理因素 (X光、激光、放射性光、激光、放射性)；J化学因素化学因素 (能与能与DNA分子作用而改变分子

23、作用而改变DNA分子结构的分子结构的化学物质化学物质)；J生物因素（细菌与病毒）。生物因素（细菌与病毒）。J基因突变的特点：普遍性；随机性；低频性；有害性。基因突变的特点：普遍性；随机性；低频性；有害性。7.4.2.4 基因重组与转基因技术J在生物体进行有性生殖的过程中，来自父本和母本的基因在生物体进行有性生殖的过程中，来自父本和母本的基因重新组合，使子代产生变异。重新组合，使子代产生变异。J在自然界，基因变异的例子很多。在自然界，基因变异的例子很多。表7.1A 20种氨基酸（to be continued）L-左旋异构体，D-右旋异构体No 中文名称中文名称英文名称英文名称符号符号R-CH(

24、NH2)-COOH1甘氨酸GlycineGlyH-2丝氨酸L-SerineSerHO-CH2-3苏氨酸L-ThreonineThrCH3-CH(OH)-4半胱氨酸 L-CysteineCysHS-CH2-5酪氨酸L-TyrosineTyrHO-Ar-CH2-6天冬酰胺 L-AsparagineAsnH2N-CO-CH2-7谷氨酰胺 L-GlutamineGln H2N-CO-CH2-CH2-8天冬氨酸 L-Aspartic AcidAspHOOC-CH2-9谷氨酸L-Glutamic acidGluHOOC-CH2-CH2-10丙氨酸L-AlanineAlaCH3-表7.1B 20种氨基酸（c

25、ontinuing） L-左旋异构体，D-右旋异构体No 中文名称中文名称英文名称英文名称符号符号R-CH(NH2)-COOH11 缬氨酸L-ValineVal(CH3)2-CH-12 亮氨酸L-LeucineLeu(CH3)2-CH2-CH-13 异亮氨酸L-IsoleucineIleCH3-CH2-CH(CH3)-14 脯氨酸L-ProlinePro-NH-CH2-CH2-CH2-15 苯丙氨酸L-PhenylalainePheAr-CH2-16 色氨酸L-TryptophanTrp17 蛋氨酸L-MethionineMet CH3-S-CH2-CH2-18 赖氨酸L-LysineLysNH2-(CH2)4-19 精氨酸L-ArginineArgNH2-C(NH)-NH-(CH2)3-20 组氨酸L-HistidineHis NCH2HNNCH2H旋光特性测定原理旋光特性测定原理图8.1 蛋白质胰岛素的分子结构图7.2 双层磷脂形成的生物膜图7.3 五种碱基的结构式图7.4 核苷酸的结构式图7.5 DNA分子双螺旋结构示意图图7.6 碱基配对示意图39 结束语结束语