生命科学与生物技术概论生命的基本化学组成.ppt

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1、生命科学与生物技术概论生命的基本化学组成现在学习的是第1页，共29页4.1 原子和分子生命的化学基础生物具有多样性，但生物体的化学组成生物具有多样性，但生物体的化学组成基本相似基本相似 组成生物体的主要元素包括组成生物体的主要元素包括C、H、O O、N、P P、S S、K、NaNa、CaCa、等，以上、等，以上7 7种元素约占生物体的99.35%99.35%，其中，其中C C、H H、O O、N 4种元素占种元素占96%96%。n n 生物体的主要元素微量元素：铁、铜、锌、锰、钼、钴、镍、镉、锡、硅、碘等。现在学习的是第2页，共29页 1.1.蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质 氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸

2、 肽键肽键肽键肽键 2.2.核酸核酸核酸核酸 核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸 磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键 生物大分子生物大分子生物大分子生物大分子 3.3.多糖多糖多糖多糖 单糖单糖单糖单糖 糖苷键糖苷键糖苷键糖苷键 4.4.脂类脂类脂类脂类 脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸 C-CC-C、双键、羰基等、双键、羰基等、双键、羰基等、双键、羰基等n n 生物体中的生物分子 不同的生物体，其分子组成也大体相同方向性方向性现在学习的是第3页，共29页 蛋白质、核酸、脂类和多糖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。现在学习的是第4页，共29页在生命元素中，碳原子具在生命元

3、素中，碳原子具有特别重要的作用，碳原有特别重要的作用，碳原子相互连接成链或成环，子相互连接成链或成环，形成各种生物大分子的基形成各种生物大分子的基本结构。本结构。n n 有机化合物的碳骨架和功能基团 碳碳之间可以不同的键型相结合，形成不同长度的链状、分支链状或环状结构。碳骨架 结构排列和长短决定了有机化合物的基本性质现在学习的是第5页，共29页生物体中的有机化合物主要含有羟基、羰基、羧基和氨基等功能基团，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。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现在学习的是第6页，共2

4、9页由生物单体分子合成生物大分子多聚体往往涉及与功能基团相关的脱水反应，又称为脱水缩合反应。使生物大分子多聚体分解为单体的分解反应往往需要有水分子参与，因此又称为水解反应。水解反应是脱水缩合反应的逆反应脱水缩合反应与水解反应现在学习的是第7页，共29页糖分子含糖分子含C C、H H、O 3种元素，通常种元素，通常3 3者的比例为者的比例为1:2:1，一般化学通式为(CH(CH2 2O)O)n n 葡萄糖葡萄糖C C6 6H H1212O O6 6,蔗糖蔗糖C C1212H H2222O O1111 脱氧核糖脱氧核糖C C5 5H H1010O O4 4，乙酸，乙酸C C2 2H H4 4O O

5、2 2糖是生物代谢反应的重要中间代谢物，糖类是细胞重要的结构成分，可构成核酸和糖蛋白等重要生物成分、糖又是生命活动的主要能源糖类包括小分子的单糖、寡糖和由单糖构成的大分子的多糖糖类包括小分子的单糖、寡糖和由单糖构成的大分子的多糖4.2 糖类化合物现在学习的是第8页，共29页重要的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核重要的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖等糖等n n 单糖 现在学习的是第9页，共29页分子式相同而结构式不同的两种有机化合物称为同分异构体五碳糖和六碳糖等在水溶液中大多成环式结构现在学习的是第10页，共29页重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等n n 二糖 麦芽糖由两

6、分子葡萄糖单体脱水缩合形成蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合形成乳糖由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合而成现在学习的是第11页，共29页重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等n n 多糖 现在学习的是第12页，共29页n 脂类的组成和功能n脂类是脂肪、磷脂、类固醇等类化合物的总称n n脂类分子也含脂类分子也含C C、H H、O 3O 3种元素，但种元素，但H:OH:O远大于远大于2 2，有些脂，有些脂含含P P和和N N，各种脂类分子的结构可以差异很大，各种脂类分子的结构可以差异很大n脂类不溶于水，可溶于非极性溶剂。n脂类是生物膜的主要成分；脂肪

7、氧化时产生的能量大约脂类是生物膜的主要成分；脂肪氧化时产生的能量大约是糖氧化时的二倍。是糖氧化时的二倍。n n生物表面的保护层生物表面的保护层/保持体温/生物活性物质生物活性物质4.3 脂类(lipids)化合物现在学习的是第13页，共29页 组成脂类的基本单位：甘油和脂肪酸组成脂类的基本单位：甘油和脂肪酸 一般常温下呈液态的称为油，这一类脂肪酸的羟基多数为不饱和的，而呈固态或者半固态的称为脂肪，其中脂肪酸的羟基多数是饱和的。现在学习的是第14页，共29页n n 中性脂肪(动物-fat)和油(植物-oil)由甘油醇和脂肪酸结合成的酯。现在学习的是第15页，共29页又称磷酸甘油脂，与脂肪不同之处

8、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(如磷酸胆碱)结合，形成卵磷脂n n 磷脂现在学习的是第16页，共29页卵磷脂是生物膜脂质双层的主要成分，磷酸胆碱一端为极性的头，两个脂肪酸一端为非极性的尾，其中一个脂肪酸通常含不饱和双键，因此总有点弯折 现在学习的是第17页，共29页 类固醇如胆固醇等脂类也是细胞膜的重要成分n 类固醇现在学习的是第18页，共29页 结构蛋白结构蛋白 伸缩蛋白 贮存蛋白贮存蛋白 保护蛋白 运输蛋白运输蛋白 激素蛋白激素蛋白 信号蛋白 酶和辅酶酶和辅酶4.4 蛋白质n 蛋白质的主要种类和功能现在学习的是第19页，共29页l氨基酸结构的共同特点在于，在与

9、羧基相连的碳原子（-碳原子）上都有一个氨基，另一个R基。n 蛋白质是由20种氨基酸组成的生物大分子现在学习的是第20页，共29页l 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NH现在学习的是第21页，共29页l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二肽二肽二肽化合物。不同数目的氨基酸以肽键顺序相连形成多肽多肽多肽多肽，多肽形成蛋白质分子的亚单位。现在学习的是第22页，共29页蛋白质的特定构象即蛋白质的三维空间结构和形态对于蛋白质的功能起决定性的作用。蛋白质变性（构象发生变化）使得其特定的功能便立即丧失。n 蛋白质结构与功能的关系现在学习的是第23

10、页，共29页 一级结构 二级结构 三级结构 四级结构n 蛋白质的空间结构现在学习的是第24页，共29页核酸贮存遗传信息，控制蛋白质的合成核酸贮存遗传信息，控制蛋白质的合成核核酸酸包包括括脱脱氧氧核核糖糖核核酸酸(DNA)(DNA)和和核核糖糖核核酸酸(RNA),(RNA),都都是是由许多顺序排列的核苷酸组成的大分子。由许多顺序排列的核苷酸组成的大分子。贮贮存存遗遗传传信信息息的的特特殊殊DNADNA片片段段称称为为基基因因，它它编编码码蛋蛋白白质质的的氨氨基基酸酸序序列列，从从而而决决定定蛋蛋白白质质的的功功能能。通通过过蛋蛋白白质质的的作作用用，DNADNA实实际际上上控控制制着着细细胞胞和

11、和生生物物体体的的生生命命过过程程DNADNA控控制制蛋蛋白白质质的的合合成成是是通通过过RNARNA来来实实现现的的，即即遗遗传传信信息息由由DNA转转录录到到RNARNA，后后者者决决定定蛋蛋白白质质的的氨氨基基酸酸序序列列4.5 核酸现在学习的是第25页，共29页n n核苷酸每一个核苷酸含有一个戊糖（核糖或脱氧核糖）分子、一个磷酸分子和一个含氮的有机碱（碱基）。脱氧核糖或核糖上第一位碳原子与嘌呤或嘧啶结合，就成为脱氧核苷或核苷，第三位或第五位碳原子再与磷酸结合，就成为脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。现在学习的是第26页，共29页核苷酸的有机碱分为两类；一类是嘌呤，是双环分子；一类是嘧啶，是单

12、环分子。嘌呤包括腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G)2种嘧啶有胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)3种。DNA的碱基是A、T、G、C，RNA的碱基是A、U、G、C。现在学习的是第27页，共29页多个核糖核苷酸以磷酸顺序相连成长链的多核苷酸分子，即成为核酸的基本结构n脱氧核糖核酸或核糖核酸TTT现在学习的是第28页，共29页n nDNADNA分子是由两条脱氧核分子是由两条脱氧核糖核酸长链互以碱基配糖核酸长链互以碱基配对相连而成的螺旋状双对相连而成的螺旋状双链分子；链分子；DNA主要存在主要存在于细胞核内的染色质中，于细胞核内的染色质中，线粒体和叶绿体中也有，线粒体和叶绿体中也有，是遗传信息的携带者。是遗传信息的携带者。nDNA双螺旋结构现在学习的是第29页，共29页