《化学与生命科学》PPT课件.ppt

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1、 化学与生命科学l 生命体中的重要有机物l 基因、遗传信息l 生物膜l 氧自由基与人体健康生物具有多样性，但生物体的生物具有多样性，但生物体的生物具有多样性，但生物体的生物具有多样性，但生物体的化学组成基本相似化学组成基本相似化学组成基本相似化学组成基本相似组成生物体的主要元素组成生物体的主要元素组成生物体的主要元素组成生物体的主要元素包括包括包括包括C C C C、H H H H、O O O O、N N N N、P P P P、S S S S、CaCaCaCa等，等，等，等，以上以上以上以上7 7 7 7种元素约占生物体的种元素约占生物体的种元素约占生物体的种元素约占生物体的99.35%99

2、.35%99.35%99.35%，其中，其中，其中，其中C C C C、H H H H、O O O O、N 4N 4N 4N 4种种种种元素占元素占元素占元素占96%96%96%96%。n n 生物体的主要元素生物体的主要元素生物体都是由生物体都是由生物体都是由生物体都是由蛋白质、蛋白质、蛋白质、蛋白质、核酸、脂类、糖、无机核酸、脂类、糖、无机核酸、脂类、糖、无机核酸、脂类、糖、无机盐和水盐和水盐和水盐和水组成。组成。组成。组成。哪一种分子含量最高？哪一种分子含量最高？哪一种分子含量最高？哪一种分子含量最高？不同的生物体，其分子组成也大体相同不同的生物体，其分子组成也大体相同蛋白质、核酸、脂类

3、和蛋白质、核酸、脂类和多糖是组成生物体最重多糖是组成生物体最重要的生物大分子，要的生物大分子，水水是是生物体内所占比例最大生物体内所占比例最大的化学成分的化学成分生命的基本化学组成：生命的基本化学组成：生命的基本化学组成：生命的基本化学组成：生命本质的一致性生命本质的一致性生命本质的一致性生命本质的一致性人类为了生存，除了需要阳光与空气外，还必须摄取食物。人类为了生存，除了需要阳光与空气外，还必须摄取食物。食食物的主要成分：物的主要成分：水、无机盐、糖类、油脂、蛋白质、维生素六水、无机盐、糖类、油脂、蛋白质、维生素六大类，通常称为营养素。大类，通常称为营养素。其中糖、蛋白质和脂肪，是它们提供其

4、中糖、蛋白质和脂肪，是它们提供人体正常能量需求。人体正常能量需求。一、生命体中的重要有机物成年人的一般活动，每天约消耗1万千焦能量。一个60公斤体重的男生，平均每天能量消耗大约为12600千焦；一个55公斤体重的女生，平均每日能量消耗大约为8820千焦。国际卫生组织规定人均日摄取热量达到10000千焦（合约2400千卡），就算达到了温饱线。美、俄、法、加、澳为1.41.5万千焦，日本为1.2千焦。我国于1982年第二次营养调查结果显示，全国男女老少平均日摄入热量为1.04万千焦，表明我国人民温饱问题早已基本解决。一、人体内分布最广的有机物一、人体内分布最广的有机物糖类糖类糖类是绿色植物光合作用

5、的产物，是动、植物所需能量糖类是绿色植物光合作用的产物，是动、植物所需能量的重要来源。我国居民膳食中糖类占的重要来源。我国居民膳食中糖类占8080，每天所摄取，每天所摄取的热能中大约有的热能中大约有7575来自糖类。来自糖类。糖是快速能源。糖是快速能源。糖类是由碳、氢、氧三种元素组成的有机化合物。糖类糖类是由碳、氢、氧三种元素组成的有机化合物。糖类的通式为的通式为C Cn n(H(H2 2O)O)m m，因此又把它们叫做，因此又把它们叫做碳水化合物碳水化合物。q目前已知的化学元素有目前已知的化学元素有115种，其中天然元素有种，其中天然元素有92种。种。q92种种天天然然元元素素中中已已有有8

6、1种种在在人人体体中中被被发发现现（除除He，Ne，Ar，Kr，Xe，Fr，At，Ac，Pa，Tc等等)。q有有25种种元元素素是是生生命命所所必必需需的的，包包括括O，C，H，N，Ca，P，K，S，Na，Cl，Mg；以以及及B，Cr，Co，Cu，F，I，Fe，Mn，Mo，Se，Si，Sn，V与与Zn。生命需要约生命需要约25种元素种元素N元素的循环元素的循环细胞的元素组成细胞的元素组成q上述元素按其在人体所占质量的比例是否大于上述元素按其在人体所占质量的比例是否大于0.01%可划可划分分常量元素常量元素和和微量元素微量元素。常量元素：常量元素：O，C，H，N，Ca，P，K，S，Na，Cl和和

7、Mg微量元素：微量元素：B，Cr，Co，Cu，F，I，Fe，Mn，Mo，Se，Si，Sn，V和和Zn微量元素也是生命所必需的！微量元素也是生命所必需的！常量元素与微量元素常量元素与微量元素q碘是人体所必需的微量元素，成年人每天需碘约碘是人体所必需的微量元素，成年人每天需碘约0.15 mg。微量元素：碘微量元素：碘碘缺乏甲状腺肿碘缺乏甲状腺肿碘缺乏克汀病傻笑碘缺乏克汀病傻笑q铁是维持生命必须的微量元素，女性每天应摄入铁是维持生命必须的微量元素，女性每天应摄入16 mg的铁，而的铁，而男性每天应摄入男性每天应摄入9 mg。微量元素：铁微量元素：铁含亚铁血红素的血红蛋白含亚铁血红素的血红蛋白电镜下的

8、红细胞电镜下的红细胞The palm of a Kenyan child with anaemia缺铁性贫血的血涂片缺铁性贫血的血涂片正常血涂片正常血涂片q原子是物质的最小单位原子是物质的最小单位 原子核原子核简单地说：原子简单地说：原子 电子电子q每一种原子中每一种原子中质子质子的数目为该原子所特有，称为的数目为该原子所特有，称为原子序数原子序数元素由原子组成元素由原子组成Hydrogen atomHelium atomUranium-238 atom质子质子中子中子q同位素同位素：质子数和电子数都相同，但：质子数和电子数都相同，但中子中子数不同的原子数不同的原子放射性同位素放射性同位素用于

9、元素示踪：用于元素示踪：14C放射性同位素用于医学诊断放射性同位素用于医学诊断放射性辐射的危害放射性辐射的危害同位素的应用同位素的应用Calvin cycleq电子决定原子的化学性质；最外层中的电子数决定原子的电子决定原子的化学性质；最外层中的电子数决定原子的化学特性。化学特性。q化学键化学键使原子形成化合物使原子形成化合物电子的电子的得失得失形成形成离子键离子键电子对电子对共用共用形成形成共价键共价键化合物由元素组成化合物由元素组成Covalent bondIonic bondq水是生命之源，是生命的介质水是生命之源，是生命的介质水占细胞总重量的水占细胞总重量的70%左右左右水占水占3月龄胎

10、儿体重比例的月龄胎儿体重比例的90%水占初生婴儿体重比例的水占初生婴儿体重比例的80%水占少年人体重比例的水占少年人体重比例的75%水占成年人体重比例的水占成年人体重比例的70%水占老年人体重比例的水占老年人体重比例的65%水是细胞中不可缺少的物质水是细胞中不可缺少的物质人体的血糖：血液中的葡萄糖。人体的血糖：血液中的葡萄糖。来源：食物中的糖类、肝糖原的蓄积、以来源：食物中的糖类、肝糖原的蓄积、以及某些氨基酸、脂肪酸和乳酸的转化。及某些氨基酸、脂肪酸和乳酸的转化。人体正常血糖含量为：每人体正常血糖含量为：每100100毫升血液中毫升血液中约约8010080100毫克葡萄糖。毫克葡萄糖。正常血糖

11、值范围糖代谢异常和疾病 健健康康人人的的血血糖糖浓浓度度：血血液液中中的的葡葡萄萄糖糖即即血血糖糖，其其浓浓度度是是相相对对稳稳定定的的，大大约约在在0.1左左右右。当当血血糖糖的的浓浓度度由由于于消消耗耗而而逐逐渐渐降降低时，肝糖元又转变成葡萄糖，陆续补充到血液中。低时，肝糖元又转变成葡萄糖，陆续补充到血液中。人人空空腹腹时时血血糖糖浓浓度度高高于于120毫毫克克/100毫毫升升血血液液（正正常常范范围围为为80120毫毫克克/100毫毫升升血血液液），就就是是高高血血糖糖；若若超超过过肾肾糖糖阈阈值值，即即160180毫克，则为毫克，则为糖尿病糖尿病。糖糖尿尿病病的的主主要要症症状状是是高

12、高血血糖糖、糖糖尿尿、多多尿尿，表表现现为为三三多多一一少少，即多饮、多食、多尿、体重减少。即多饮、多食、多尿、体重减少。糖糖尿尿病病的的主主因因是是体体内内胰胰岛岛素素分分泌泌失失调调，引引起起糖糖代代谢谢、脂脂代代谢谢、蛋白质代谢的紊乱，导致血糖慢性提高。蛋白质代谢的紊乱，导致血糖慢性提高。(1)1)糖代谢的调节糖代谢的调节 使人能够在一个正常的环境下进行各种生理活动人体需要对血糖浓度进行调节血糖浓度进行调节。糖代谢异常和疾病 当当血糖低于血糖低于6070毫克毫克，就是，就是低血糖低血糖，而低血糖的刺激又，而低血糖的刺激又会引起交感神经兴奋和肾上腺素分泌增加，出现饥俄、四肢会引起交感神经兴

13、奋和肾上腺素分泌增加，出现饥俄、四肢无力、面色苍白、心慌、多汗等症状。若血糖继续无力、面色苍白、心慌、多汗等症状。若血糖继续下降至下降至45毫克以下毫克以下，因脑组织缺乏能量而发生功能性障碍，严重影响，因脑组织缺乏能量而发生功能性障碍，严重影响脑部功能，出现晕原、昏选、休克，甚至导致死亡。脑部功能，出现晕原、昏选、休克，甚至导致死亡。每每天天吃吃多多少少糖糖好好？世世界界卫卫生生组组织织认认为为，每每人人每每日日的的耗耗糖糖量量以以。过过少少：儿儿童童影影响响发发育育，成成人人低低血血糖糖；过过多多：转转化化为为脂脂肪肪，肥胖。肥胖。吃吃那那种种糖糖好好？一一般般选选择择营营养养丰丰富富的的红

14、红糖糖(含含丰丰富富的的葡葡萄萄糖糖及及铁铁、锰锰、锌锌等等元元素素)为为好好。在在人人参参、党党参参、黄黄茂茂中中富富含含多多糖糖，其功能是扶本固正、增强免疫力，有助于延缓衰老。其功能是扶本固正、增强免疫力，有助于延缓衰老。针对糖尿病病人食品针对糖尿病病人食品低糖奶粉低糖麦片高纤维素食品无糖食品生活中的糖及其代用品生活中的糖及其代用品q红糖、白糖、冰糖红糖、白糖、冰糖蔗糖蔗糖q冰糖最纯净，其次是白糖，红糖是最粗制的糖。冰糖最纯净，其次是白糖，红糖是最粗制的糖。q红糖红糖(含丰富的葡萄糖及铁、锰、锌等元素含丰富的葡萄糖及铁、锰、锌等元素)q糖精（邻磺酰苯甲酰亚胺）：甲苯为原料化糖精（邻磺酰苯甲

15、酰亚胺）：甲苯为原料化学方法合成，人食用后不会被消化吸收。学方法合成，人食用后不会被消化吸收。糖吃多了比吸烟危害更大糖吃多了比吸烟危害更大 v每天最好不要超过每天最好不要超过40克克v吃糖过多会导致骨折吃糖过多会导致骨折v嗜甜与吸毒有同样的生理反应嗜甜与吸毒有同样的生理反应v吃红糖、低聚糖、糖醇类甜味剂更健康吃红糖、低聚糖、糖醇类甜味剂更健康（4）乳糖不耐受综合症 我国，九成九成以上的成年人被乳糖不耐症困扰，常常在喝了牛奶之后出现消化不良，不吸收现象，严重的还会出现腹痛腹泻等。对于国人来说，选择发酵型乳酸菌奶是有效避免乳糖不耐症最佳办法，乳酸菌奶也因易于被肠胃吸收，有助消化，增强人体免疫力等功

16、效被称为是最佳营养保健乳品。二、人体内的燃料二、人体内的燃料脂肪脂肪什什么么是是脂脂肪肪？脂脂肪肪类类物物质质也也是是由由碳碳、氢氢、氧氧三三种种元元素素组组成成的的，此此外外还还含含有有氮氮和和磷磷等等元元素素。脂脂肪肪类类物物质质主主要要包包括括脂脂肪肪、类类脂脂，它它们们都都能能用用非非极极性性溶溶剂剂(如如乙乙醚醚、氯氯仿、苯仿、苯)从生物细胞中提取出来。从生物细胞中提取出来。脂脂肪肪和和油油是是脂脂肪肪酸酸和和甘甘油油的的酯酯。如如动动物物油油(如如猪猪油油、牛牛油油、羊羊油油、奶奶油油及及鱼鱼肝肝油油)与与植植物物油油(如如麻麻袖袖、豆豆油油、花花生生油油、菜菜油油等等)都都是是甘

17、甘油油三三酯酯的的混混合合物物。当当脂脂肪肪酸酸部部分分主主要要是是饱饱和和酸酸时时，常常温温呈呈固固态态，叫叫做做脂脂肪肪；当当脂脂肪肪酸部分主要是酸部分主要是不饱和酸不饱和酸时，这种酯是液体，叫做时，这种酯是液体，叫做油油。6.油脂的抗衰老作用：油脂的抗衰老作用：人的衰老过程，实质是个人的衰老过程，实质是个氧化过程氧化过程，人体各种器官、皮肤、，人体各种器官、皮肤、肌肉皆因氧化变质而逐渐丧失功能。油脂中不饱和脂肪酸含有一肌肉皆因氧化变质而逐渐丧失功能。油脂中不饱和脂肪酸含有一个乃至多个个乃至多个双键双键，它们可以通过自我牺牲而减缓人的机体的氧化，它们可以通过自我牺牲而减缓人的机体的氧化进程

18、，为人体的健康长寿作出贡献。进程，为人体的健康长寿作出贡献。从营养角度看，含不饱和高级脂肪酸多的油脂从营养角度看，含不饱和高级脂肪酸多的油脂植物油植物油(椰椰子油除外子油除外)有利于人体健康。有利于人体健康。葵瓜子油、大豆油葵瓜子油、大豆油中含有大量中含有大量亚油酸亚油酸，是人体不可缺少也不能自己合成的必须脂肪酸。是人体不可缺少也不能自己合成的必须脂肪酸。调合油调合油由于各种油中营养成份含量不一，把两种或两种以上植物由于各种油中营养成份含量不一，把两种或两种以上植物油按一定比例混合而成的油。油按一定比例混合而成的油。WHO推荐：饱和脂肪酸推荐：饱和脂肪酸:单不饱和脂肪酸单不饱和脂肪酸:多不饱和

19、脂肪酸多不饱和脂肪酸=1:1:1脂肪：人体的能源库，体内热量的主要来源之一，1g脂肪产生的热量是等量糖和蛋白质氧化产生的热量的两倍功能：防止热量的散失，维持正常体温；保护组织、器官免受震动；促进脂溶性维生素A、D、E、K的吸收；耐饥饿，能延长食物在体内的消化过程。类脂：磷脂、胆固醇。磷脂是构成细胞膜的重要成分；胆固醇是各种细胞的组成成分，维生素D的合成就是以胆固醇为原料的，人体内激素、胆汁的合成也以胆固醇为原料。脂肪的消化和功能功能脂脂肪肪的的消消化化：在在消消化化过过程程中中，胃胃液液和和胰胰液液中中的的脂脂酶酶将将脂肪和油水解成脂肪酸和甘油。脂肪和油水解成脂肪酸和甘油。饱和脂肪酸：饱和脂肪

20、酸：摄入过多发生高血摄入过多发生高血脂脂和多种心脑血管疾病和多种心脑血管疾病不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸：人体脂肪有三种不饱和脂肪酸：人体脂肪有三种不饱和脂肪酸，亚麻油酸、亚麻油酸、亚麻油烯酸和花生油烯酸，亚麻油烯酸和花生油烯酸，它们是人体不能合成的必需它们是人体不能合成的必需脂肪酸，有促进发育、减少血小板粘性、保护皮肤和溶脂肪酸，有促进发育、减少血小板粘性、保护皮肤和溶解脂溶性维生素等功用。解脂溶性维生素等功用。动物性食物中饱和脂肪酸含量高，植物性食物中不饱和动物性食物中饱和脂肪酸含量高，植物性食物中不饱和脂肪酸含量高。脂肪酸含量高。胆固醇胆固醇血液中胆固醇浓度越高，越容易引发心血管疾病，如动血

21、液中胆固醇浓度越高，越容易引发心血管疾病，如动脉硬化，冠心病，脑血栓，脑血管破裂等。脉硬化，冠心病，脑血栓，脑血管破裂等。胆固醇也是人体各种生物膜的基本材料，对膜的健全性胆固醇也是人体各种生物膜的基本材料，对膜的健全性和保护细胞不受毒素的侵害起着重要的作用；合成胆汁和保护细胞不受毒素的侵害起着重要的作用；合成胆汁的必需原料；可以转化成维生素的必需原料；可以转化成维生素D；合成激素的基本原料。；合成激素的基本原料。摄入适量的胆固醇对健康必需的。摄入适量的胆固醇对健康必需的。猪油，黄油，动物肝脏，墨斗鱼胆固醇含量较高猪油，黄油，动物肝脏，墨斗鱼胆固醇含量较高脂脂肪肪摄摄入入过过少少，皮皮肤肤可可因

22、因缺缺少少脂脂肪肪的的充充盈盈和和滋滋润润，而显得干涩无光泽。而显得干涩无光泽。脂脂肪肪摄摄入入过过多多，易易使使皮皮下下脂脂肪肪堆堆积积，引引起起肥肥胖胖。又又可可造造成成皮皮肤肤脱脱屑屑、脂脂溢溢性性皮皮炎炎、痊痊疮疮等等皮皮肤肤病病，影影响皮肤健美及美容。响皮肤健美及美容。脂肪肝：正常情况下，多余脂肪在肝脏内合成脂蛋脂肪肝：正常情况下，多余脂肪在肝脏内合成脂蛋白，将脂肪运出肝细胞，如果肝脏功能下降，或是白，将脂肪运出肝细胞，如果肝脏功能下降，或是脂蛋白合成原料脂蛋白合成原料磷脂供应不足，造成脂肪在肝磷脂供应不足，造成脂肪在肝脏内堆积，形成脂肪肝。脏内堆积，形成脂肪肝。脂肪在肝细胞内储积量

23、超过肝重量脂肪在肝细胞内储积量超过肝重量5%以上，称为脂以上，称为脂肪肝肪肝 ，严重者脂肪量可达，严重者脂肪量可达4050%。食物中的脂肪食物中的脂肪（甘油三酯）（甘油三酯）消化消化甘油和甘油和脂肪酸脂肪酸吸收吸收合成合成 脂肪脂肪（随着（随着血液血液运输运输 到组织器官）到组织器官）在肝脏中堆积在肝脏中堆积脂肪肝脂肪肝恶化恶化肝硬化肝硬化正常肝正常肝脂肪肝脂肪肝 防止脂肪肝的八种食物防止脂肪肝的八种食物：燕麦：燕麦、玉米、玉米、海、海带带、大蒜、大蒜、苹果、苹果、牛奶、牛奶、洋葱、洋葱、甘薯、甘薯。讨论：怎么样防治脂肪肝？讨论：怎么样防治脂肪肝？4、营养不良者应补充蛋白质、维生素，吃一、营养

24、不良者应补充蛋白质、维生素，吃一 些含卵磷脂较多的食物（卵和大豆）。些含卵磷脂较多的食物（卵和大豆）。防治脂肪肝最好的办法就是调整饮食结构，防治脂肪肝最好的办法就是调整饮食结构，适当休息和运动，培养健康的生活方式。适当休息和运动，培养健康的生活方式。1、营养过剩及肥胖者，要减少饮食的热量摄入；、营养过剩及肥胖者，要减少饮食的热量摄入；2、病毒性肝炎患者应调整免疫，使脂肪代谢恢复正常；、病毒性肝炎患者应调整免疫，使脂肪代谢恢复正常；3、酒精性脂肪肝要先戒酒，同时配合保肝治疗；、酒精性脂肪肝要先戒酒，同时配合保肝治疗；芥子苷芥子苷 存在于存在于菜油籽菜油籽中，一般含量为中，一般含量为3%10%。菜

25、籽制油后，它主要。菜籽制油后，它主要转移到菜籽饼中。因此用未经去毒处理的菜籽饼喂养家畜，常引起转移到菜籽饼中。因此用未经去毒处理的菜籽饼喂养家畜，常引起中毒中毒，轻者食欲减退、腹泻，重者停食，呼吸困难，出现血粪和血，轻者食欲减退、腹泻，重者停食，呼吸困难，出现血粪和血尿，甚至死亡。芥子甙存在还使菜籽油具有一种不愉快的辛辣味。尿，甚至死亡。芥子甙存在还使菜籽油具有一种不愉快的辛辣味。2 2、油脂贮藏的诀窍：、油脂贮藏的诀窍：酸败用酸值来衡量，酸败用酸值来衡量，酸值大于酸值大于6的油脂不宜食用的油脂不宜食用。因此，贮存油时。因此，贮存油时要避光要避光(用深色玻璃瓶，放暗处）、密闭用深色玻璃瓶，放暗

26、处）、密闭(不与空气接触不与空气接触)、干燥，、干燥，不使用铜、铁等容器。可在油中加少量维生素不使用铜、铁等容器。可在油中加少量维生素E作抗氧剂，用量控作抗氧剂，用量控制在制在0.03%即可。即可。油脂油脂氧气、水分、微生物或铜、铁等金属氧气、水分、微生物或铜、铁等金属氧化、水解、分解等氧化、水解、分解等甘油、醛、酮、羧酸甘油、醛、酮、羧酸等各种小分子化合物等各种小分子化合物(味道变涩，有特殊臭味味道变涩，有特殊臭味)长期存放易发生酸败长期存放易发生酸败3 3、炒菜时油锅中的分解反应：、炒菜时油锅中的分解反应：菜油中含有黑芥子苷，其受热分解后产生菜油中含有黑芥子苷，其受热分解后产生SO2等一些

27、刺激性小分等一些刺激性小分子，因此用菜油炒菜时，其子，因此用菜油炒菜时，其“油烟油烟”比其它油更刺鼻难闻。比其它油更刺鼻难闻。油脂油脂空气中的O2250丙烯醛环氧丙醛醛酮(有刺激性臭味有刺激性臭味)芥子甙结构芥子甙结构（R为葡萄糖基）为葡萄糖基）油脂在高温下的分解反应油脂在高温下的分解反应核核 酸酸v 核酸核酸 核酸的化学生命的奥秘v核酸是生物遗传的物质基础v核酸分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）v核酸的基本单元是单核苷酸，由一分子碱基、一分子戊糖和一分子磷酸构成。核酸是一类重要的生物大分子，担负着生命信息的储存与传递，核酸是一类重要的生物大分子，担负着生命信息的储存与传递，以以核

28、苷酸核苷酸为基本单元。为基本单元。核酸分为两大类：核酸分为两大类：脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 Deoxyribonucleic Acid（DNA）主要存在于细胞核中，其相对分子质量约为主要存在于细胞核中，其相对分子质量约为10106 610108 8核糖核酸核糖核酸 Ribonucleic Acid（RNA）相对分子质量约为相对分子质量约为25002500到到l0l06 6，大部分存在于细胞质中，大部分存在于细胞质中元素组成：元素组成：C H O N P 六、生命的根源物质六、生命的根源物质核酸核酸q核酸最先从细胞核中分离得到，且是酸性，故而得名核酸最先从细胞核中分离得到，且是酸性，故而得名q核

29、酸分为两类：核酸分为两类：脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（）和核糖核酸（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存在于细胞核、线粒体和叶绿体中，是遗传信息的携带者DNA中的遗传信息先在细胞核中转录到中的遗传信息先在细胞核中转录到RNA中中RNA然后进入细胞质，再被翻译成蛋白质然后进入细胞质，再被翻译成蛋白质 DNA决定了蛋白质的一级结构决定了蛋白质的一级结构核酸核酸qDNA双螺旋模型双螺旋模型1953年年，J.Watson和和F.Crick在在研研究究了了M.Wilkins和和R.Franklin获获得得的的DNA的的X射线衍射图谱后推断出射线衍射图谱后

30、推断出DNA分子的双螺旋结构分子的双螺旋结构1962年，年，J.Watson、F.Crick和和M.Wilkins获得诺贝尔奖获得诺贝尔奖核酸核酸qDNA分分子子一一般般很很长长，有有成成千千上万甚至数百万个碱基对上万甚至数百万个碱基对q一一个个DNA分分子子中中有有多多个个基基因因（gene）q基基因因中中核核苷苷酸酸的的专专一一序序列列就就是是一一种种信信息息，编编码码专专一一蛋蛋白白质的一级结构质的一级结构q人类基因数量大约为人类基因数量大约为34万万核酸核酸DNADNA分子是由两条脱氧核糖核分子是由两条脱氧核糖核酸长链互以碱基配对相连而酸长链互以碱基配对相连而成的螺旋状双链分子成的螺旋

31、状双链分子DNA 双链配对双链配对RNA的结构n n 单链，不存在碱基比例关系n n局部能形成碱基对，出现双螺旋，不 配对区域形成突起(环)DNA,RNA和蛋白质的进化关系图解从RNA世界到DNA世界 RNARNA世界向世界向DNADNA世界的过渡可以概括如下：世界的过渡可以概括如下：地球上最早出现的生物大分子为地球上最早出现的生物大分子为RNARNA，RNARNA同时同时具有催化与编码两种功能。具有催化与编码两种功能。RNARNA可以催化肽键可以催化肽键形成并合成蛋白质，此后形成并合成蛋白质，此后RNARNA与蛋白质联手以与蛋白质联手以RNARNA为模板合成为模板合成DNADNA。这是一个关

32、键的转变时期，。这是一个关键的转变时期，生命世界的三大主要多聚分子，生命世界的三大主要多聚分子，RNARNA、蛋白质、蛋白质和和DNADNA的分工基本定形：的分工基本定形：RNARNA的编码功能由的编码功能由DNADNA取代，催化功能转移到蛋白质，取代，催化功能转移到蛋白质，RNARNA自身则成自身则成为传达遗传信息的中介分子。在现存的生化体为传达遗传信息的中介分子。在现存的生化体系中我们仍可发现这些原始关系的珠丝马迹，系中我们仍可发现这些原始关系的珠丝马迹，RNARNA分子仍在许多方面保留着其原初的风貌。分子仍在许多方面保留着其原初的风貌。此后由此后由DNADNA组成的基因组成为生命进化的主

33、角。组成的基因组成为生命进化的主角。艾根：超循环理论艾根：超循环理论蛋白质和DNA这样互为因果的复杂体系的演化不可能先出现其中的某种而引起其他物质的产生，只能在不停的循环和进化过程中通过彼此的偶合和协调，演化而同时出现。蛋白质蛋白质三、生命的存在形式三、生命的存在形式蛋白质蛋白质 1839年，德国年，德国Mulder GT 将细胞结构里复杂多变的，存在于一将细胞结构里复杂多变的，存在于一切活细胞中的一类大分子定义为切活细胞中的一类大分子定义为蛋白质（蛋白质（Protein）。一一切切重重要要的的生生命命现现象象和和生生理理机机制制都都与与蛋蛋白白质质相相关关，所所以以没没有有蛋蛋白白质质就就没

34、没有有生生命命。是是生生命命体体系系中中最最重重要要的的一一类类生生物物大大分分子子，人人体体肌肌肉肉、肝肝脏脏、酶酶直直到到毛毛发发，无无一一不不是是蛋蛋白白质质。在在人人体体中中约约有有1万万多多种种蛋蛋白白质质，占占人人体体细细胞胞干干重重的的80。是是生生命命活活动动的的主主要要承承载者。载者。蛋白质的组成蛋白质的组成一切蛋白质都含有一切蛋白质都含有C、N、O、H等元素，某些蛋白质含少量等元素，某些蛋白质含少量硫、硫、磷、铁、铜磷、铁、铜等。分子量范围在等。分子量范围在1.2万至万至100万之间，蛋白质是氨万之间，蛋白质是氨基酸类聚合物，水解时产生的单体叫基酸类聚合物，水解时产生的单体

35、叫氨基酸氨基酸。蛋白质分为蛋白质分为单纯蛋白质单纯蛋白质和和结合蛋白质结合蛋白质两大类。两大类。单单纯纯蛋蛋白白质质是是指指基基本本上上只只由由氨氨基基酸酸组组成成的的蛋蛋白白质质；结结合合蛋蛋白白质质由由单单纯纯蛋蛋白白质质和和辅辅基基组组成成。辅辅基基可可以以是是糖糖、核核酸酸、核核糖糖、血血红红素素、叶叶绿绿素素以以及及某某些些金金属属离离子子等等。结结合合蛋蛋白白质质分分为为核核蛋蛋白白、粘粘蛋白、糖蛋白、脂蛋白。蛋白、糖蛋白、脂蛋白。根根据据溶溶解解度度的的不不同同，又又可可以以将将其其分分为为纤纤维维状状蛋蛋白白和和球球蛋蛋白白。纤纤维维状状蛋蛋白白不不溶溶于于水水可可用用来来组组

36、成成动动物物的的皮皮肤肤、毛毛发发、角角、羽羽毛毛、结结缔缔组组织织及及骨骨骼骼等等，对对动动物物起起保保护护、支支撑撑作作用用。球球蛋蛋白白呈呈球球状状或或椭椭圆圆状状，溶溶于于水水或或盐盐、酸酸、碱碱的的溶溶液液中中，在在生生命命活活动动中中起起重重要作用，它包括酶、血红蛋白、球蛋白、清蛋白等。要作用，它包括酶、血红蛋白、球蛋白、清蛋白等。蛋白质的结构蛋白质的结构 蛋白质是蛋白质是维持生长维持生长和和修补更新修补更新的主要材料。的主要材料。蛋蛋白白质质在在人人体体内内起起调调节节消消化化、呼呼吸吸、血血液液循循环环、神神经经活活动动等作用，维持毛细管正常渗透压和身体的酸碱平衡。等作用，维持

37、毛细管正常渗透压和身体的酸碱平衡。蛋蛋白白质质是是人人体体热热量量来来源源之之一一。每每克克蛋蛋白白质质在在体体内内氧氧化化后后能能产生产生16.7kJ热量。热量。成成年年人人每每天天摄摄入入蛋蛋白白质质不不得得少少于于60g，否否则则会会引引起起营营养养缺缺乏症，如体重减轻、发育迟缓、乏力，浮肿等症状。乏症，如体重减轻、发育迟缓、乏力，浮肿等症状。蛋白质的功能 蛋白质约由蛋白质约由20种不同种不同氨基酸氨基酸组成。组成。必需氨基酸：必需氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸等等8种是人体不能

38、种是人体不能合成的，必须靠食物摄入（婴儿还需组氨酸）。合成的，必须靠食物摄入（婴儿还需组氨酸）。含以上含以上8种必需氨基酸的蛋白质叫完全蛋白质（如种必需氨基酸的蛋白质叫完全蛋白质（如酪酪蛋白、球蛋白蛋白、球蛋白），否则叫半完全和不完全蛋白质（如），否则叫半完全和不完全蛋白质（如玉米蛋白、胶蛋白）。玉米蛋白、胶蛋白）。食物蛋白质营养价值的高低，取决于食物蛋白质中氨食物蛋白质营养价值的高低，取决于食物蛋白质中氨基酸的种类和比例。基酸的种类和比例。q蛋白质的分类（根据功能）蛋白质的分类（根据功能）结构蛋白：结构蛋白：组成细胞结构的基础（毛、发、肌腱、韧带等）组成细胞结构的基础（毛、发、肌腱、韧带等）

39、收缩蛋白：收缩蛋白：与结构蛋白共同起作用（肌球蛋白、肌动蛋白）与结构蛋白共同起作用（肌球蛋白、肌动蛋白）贮藏蛋白：贮藏蛋白：卵清蛋白为胚胎发育提供了氨基酸卵清蛋白为胚胎发育提供了氨基酸防御蛋白：防御蛋白：抗体抗体与病原体作斗争与病原体作斗争转运蛋白：转运蛋白：负责物质转运的蛋白质（血红蛋白）负责物质转运的蛋白质（血红蛋白）信号蛋白：信号蛋白：细胞之间传递信号（某些激素）细胞之间传递信号（某些激素）酶：酶：生物催化剂生物催化剂蛋白质为生命活动所必需蛋白质为生命活动所必需l氨基酸结构的共同特点在于，在与羧基相连的碳原氨基酸结构的共同特点在于，在与羧基相连的碳原子（子（-碳原子）上都有一个氨基，另一个碳原子）上都有一个氨基，另一个R R基。基。n 蛋白质是由蛋白质是由2020种氨基酸组成的生物大分子种氨基酸组成的生物大分子q蛋白质的蛋白质的变构（变构（allosteric）作用：）作用：由由于于小小分分子子物物质质与与蛋蛋白白质质分分子子的的一一个个亚亚单单位位结结合合，导导致致该该蛋蛋白白质分子及其亚单位的构象发生变化，进而其活性也发生变化质分子及其亚单位的构象发生变化，进而其活性也发生变化蛋白质的结构决定其功能蛋白质的结构决定其功能HemoglobinEnzyme