生命的化学基础.pptx

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1、人需要哪些元素？目前已知的化学元素有98种，其中天然元素有92种。92种天然元素中已有81种在人体中被发现（除He氦，Ne氖，Ar氩，Kr氪，Xe氙，Fr钫，At砹，Ac锕，Pa镤，Tc锝)。这81种元素按其在人体所占质量的比例是否大于0.01%可划分常量元素和微量元素。第1页/共80页常量元素v11种：O，C，H，N，Ca，P，S，K，Na，Cl，Mg。第2页/共80页微量元素v14种：镍、铬、铜、钴、氟、碘、铁、锰、钼、硒、硅、锌、钒、锡。vNi，Cr，Cu，Co，F，I，Fe，Mn，Mo，Se，Si，Sn，V，Zn第3页/共80页v生物体中碳、氢、氧、氮4种元素占96%以上，它们是构成糖

2、、脂肪、蛋白质和核酸4种生物大分子的主要成分。生命的元素组成第4页/共80页由于环境污染或从食物中摄入量过大，时间过长，对人体健康有害的元素（Bi铋，Sb锑，Be铍，Cd镉，Hg汞，Pb铅等）。有害、有毒元素第5页/共80页碘缺乏症甲状腺肿甲状腺肿呆小症呆小症第6页/共80页韶关镉污染第7页/共80页应该注意，应该注意，必需和非必需的界限是相对的必需和非必需的界限是相对的。首先，随着诊断方法和检测手段的进步。首先，随着诊断方法和检测手段的进步和完善，和完善，今天认为是非必需的元素可能明天会被发现是必需的今天认为是非必需的元素可能明天会被发现是必需的。其次，有一个摄入。其次，有一个摄入量问题，即

3、使是必需元素在人体内也有一个量问题，即使是必需元素在人体内也有一个合适的浓度范围合适的浓度范围，超过或不足都不利于，超过或不足都不利于人体健康。人体健康。生命的元素组成第8页/共80页生命中的同位素每一种元素都含有质子数相同，而中子数不同的一组原子，称为同位素。如12C、13C和14C，14C的半衰期为5570年，生物死亡年代可以通过测定其遗骸中的14C 和12C衰变比率得以确认。第9页/共80页水是细胞中不可缺少的物质水是极性分子水分子之间会形成氢键液态水中的水分子具有内聚力水分子之间的氢键使水能缓和温度的变化冰比水轻水是极好的溶剂水能够电离第10页/共80页2.2 糖 类糖分子含C、H、O

4、三种元素，其结构通式为Cn(H2O)n，因此过去误认为它是碳的水合物，称碳水化合物。脱氧核糖是单糖，就不符合此通式。第11页/共80页糖类的主要功能供能物质，如葡萄糖生物大分子结构成分，如纤维素生物合成原料，如光合作用合成的糖进一步用于合成蛋白质、核酸等识别作用，如血型物质第12页/共80页2.2.1 单糖v单糖常见的类型：v丙糖：甘油醛、二羟丙酮（磷酸酯）v戊糖：核糖、脱氧核糖v己糖：葡萄糖、果糖（果实和蜂蜜）第13页/共80页2.2.2 双糖v由两个单糖通过脱水作用合成，形成糖苷键。v麦芽糖、蔗糖、纤维二糖、乳糖乳糖：由半乳糖通过-1,4-糖苷键连接葡萄糖而形成的双糖。第14页/共80页第

5、15页/共80页2.2.3 多糖v由数百个至数千个单糖(如葡萄糖)通过脱水作用而形成的多聚体。v淀粉v糖原v纤维素第16页/共80页淀粉v存在于谷粒、块茎等部位。v由直链淀粉和支链淀粉组成。v淀粉遇碘变为蓝色。v淀粉水解，先成为糊精（遇碘变为红色），再成麦芽糖，最后成葡萄糖。第17页/共80页植物淀粉粒图第18页/共80页糖原 v糖原是动物细胞中贮存的多糖，又称动物淀粉。遇碘变为红褐色。(动物体内肝脏、肌肉中)第19页/共80页纤 维 素v高等植物细胞壁的主要成分。木材中50%是纤维素，而棉花纤维中90%都是纤维素。v纤维素水解时产生纤维二糖，再进一步水解而成葡萄糖。v纤维素水解需要纤维素酶。

6、人没有此酶不能消化纤维素。但食物中纤维素成分能刺激肠道蠕动，减少癌症的发生。第20页/共80页几种多糖淀粉肌糖原纤维素第21页/共80页第22页/共80页2.3 2.3 脂质脂质v脂质是生命体的重要构件和储能物质。第23页/共80页v脂质中最常见是脂肪(fat)，由甘油和脂肪酸脱水结合而成 v脂肪分子中甘油的3个羟基通常为3个脂肪酸所酯化，所以叫脂肪为甘油三脂或三酰甘油。v室温下：液态的称为油(oil)固态的称为脂(fat)v1g脂肪中所贮存的能量约为1g淀粉的两倍。脂肪第24页/共80页第25页/共80页脂肪脂肪只是脂质中的一类，另外还有3类重要的脂质，它们是磷脂、类固醇和蜡。第26页/共8

7、0页磷脂v细胞膜的主要结构成分v有极性的头部和两条疏水的尾部非极性尾部极性头部第27页/共80页第28页/共80页蜡v是由脂肪酸和醇化合而成的脂。v存在于皮肤表面，毛、植物叶及果实表面，昆虫体表，使细胞与外界严密隔离，防止细胞失水。第29页/共80页类固醇第30页/共80页类固醇结构图类固醇结构图第31页/共80页v-胡萝卜素(2个VA)、VE。萜类第32页/共80页2.4 蛋白质v生物的结构和性状都与蛋白质有关。v在细胞和生物体内各种生物化学反应中起催化作用的酶主要也是蛋白质。第33页/共80页2.4.1 蛋白质为生命活动所必需n n结构蛋白结构蛋白n n收缩蛋白收缩蛋白n n贮藏蛋白贮藏蛋

8、白n n防御蛋白防御蛋白n n转运蛋白转运蛋白n n信号蛋白信号蛋白n n酶酶第34页/共80页v胰岛素是蛋白质。v植物蛋白：豆、花生、小麦等。v动物蛋白：奶酪。v蛇毒、蜂毒是蛋白质。蛋白质第35页/共80页小麦颖果的横切面(示糊粉层)1.果皮；2.种皮；3.糊粉层；4.贮藏淀粉的薄壁组织第36页/共80页2.4.2 氨基酸是蛋白质基本结构单位v天然存在于蛋白质中的氨基酸（amino acid）共有20种。v疏水AA有9种，亲水AA有11种（见P23）第37页/共80页氨基酸的通式组成蛋白质的常见氨基酸有二十种，通式如下：R不同，组成的氨基酸就不同。属两性电解质第38页/共80页必需氨基酸20

9、种氨基酸中有8种不能由人体合成，必须从外界摄取，称为必需氨基酸。8种必需氨基酸为：亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、苯丙氨酸、缬氨酸、苏氨酸、色氨酸。第39页/共80页蛋白质是氨基酸的聚合体v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，生成的化合物称为二肽。v二肽再和一个氨基酸以肽键相连，就形成三肽。v肽：相对分子量在1500以下的称为肽。v几个至十几个氨基酸连接而成的肽链称为寡肽。v多肽：相对分子量在1500以上的称为多肽。第40页/共80页2.4.2 2.4.2 蛋蛋白质的结构决定其功能白质的结构决定其功能一级结构二级结构三级结构四级结构蛋白质的空间

10、作用力第41页/共80页蛋白质一级结构肽键肽链氨基酸排列顺序等P25第42页/共80页第43页/共80页第44页/共80页二级结构肽链的主链在空间的走向-螺旋-折叠-转角第45页/共80页-螺旋螺旋-折叠折叠第46页/共80页三级结构亲水基团位于球体表面，疏水基团位于球体内部球状蛋白溶于水第47页/共80页血红蛋白的三级结血红蛋白的三级结血红素血红素第48页/共80页四级结构多亚基构成的寡聚蛋白结构均一寡聚蛋白由相同亚基构成非均一寡聚蛋白由不同亚基构成第49页/共80页血红蛋白的四级结血红蛋白的四级结第50页/共80页2.4.3 酶酶是一类由活性细胞产生的、具有催化活性和高度专一性的特殊蛋白质

11、。简单说，酶是一类由活性细胞产生的生物催化剂。可以加快反应速度，自身不参与反应。第51页/共80页酶催化作用的特点酶催化作用的特点条件温和：常温、常压、pH=7pH=7；催化效率高：反应速度与不加催化剂相比可提高10108 810102020，与加普通催化剂相比可提高10107 710101313；专一性强：即酶只能对特定的一种或一类底物起作用，这种专一性是由酶蛋白的立体结构所决定的。易变敏感性：易失活，易受各种因素的影响，在活细胞内受到精密严格的调节控制。第52页/共80页酶的专一性绝对专一性：有些酶只作用于一种底物，催化一个反应，而不作用于任何其它物质。相对专一性：这类酶对结构相近的一类底

12、物都有作用。包括键专一性和簇（基团）专一性。立体异构专一性：这类酶不能辨别底物不同的立体异构体，只对其中的某一种构型起作用，而不催化其他异构体。包括旋光异构专一性和几何异构专一性。第53页/共80页酶的活性调控活性中心抑制剂和激活剂抑制作用类型竞争性抑制非竞争性抑制第54页/共80页竞争性抑制竞争性抑制某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与底物竟争与与底物竟争与酶活性中心酶活性中心结合。当抑制剂与结合。当抑制剂与活性中心结合后，底物被排斥在反应中心之活性中心结合后，底物被排斥在反应中心之外，其结果是酶促反应被抑制了。外，其结果是酶促反应被抑制了。竟争性抑

13、制通常可以通过增大底物浓度，即竟争性抑制通常可以通过增大底物浓度，即提高底物的竞争能力来消除。提高底物的竞争能力来消除。第55页/共80页竞竞争争性性抑抑制制第56页/共80页非竟争性抑制非竟争性抑制酶可同时与底物及抑制剂结合酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子构象，引起酶分子构象变化，并导至酶活性下降。由于这类物质并不是变化，并导至酶活性下降。由于这类物质并不是与底物竞争与活性中心的结合，所以称为非竞争与底物竞争与活性中心的结合，所以称为非竞争性抑制剂。性抑制剂。如某些如某些金属离子金属离子（CuCu2+2+、AgAg+、HgHg2+2+）以及）以及EDTAEDTA(乙乙二胺四乙酸二胺四乙

14、酸)等，通常能与酶分子的调控部位中的等，通常能与酶分子的调控部位中的-SH-SH基团作用，改变酶的空间构象，引起非竞争性基团作用，改变酶的空间构象，引起非竞争性抑制。抑制。第57页/共80页非非竟竟争争性性抑抑制制第58页/共80页2.5 核酸q核酸可以分为脱氧核糖核酸和核糖核酸两大类。q遗传信息的存储和传递者。第59页/共80页碱基+戊糖 核苷 +磷酸 核苷酸 poly 聚合 核酸 (核苷酸之间通过3,5-磷酸二脂键连接)核酸的化学结构碱基戊糖磷酸第60页/共80页核酸的化学结构第61页/共80页碱基(P26)腺嘌呤A鸟嘌呤G胞嘧啶C胸腺嘧啶T尿嘧啶U第62页/共80页 戊 糖核糖脱氧核糖第

15、63页/共80页核酸的分类核酸分为：脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid DNA)DNA含G、A、C、T四种碱基和脱氧核糖核糖核酸(Ribonucleic acid RNA)RNA含G、A、C、U四种碱基和核糖第64页/共80页DNA的碱基组成A+G=C+T、G C、A=T同种生物的不同组织的碱基组成相同，不同生物的同种组织的碱基组成不同。年龄、营养、环境不影响碱基组成。第65页/共80页DNA一级结构5-磷酸磷酸3-羟基羟基碱基碱基脱氧核糖脱氧核糖第66页/共80页一种十分稳固的结构 DNA双螺旋碱基堆积力 H键 盐键（离子键）第67页/共80页DNA的二级结构(双螺旋)

16、1953年，Watson 和 Crick 提出的DNA双螺旋结构。小沟大沟第68页/共80页DNA二级结构第69页/共80页能够有效地解释遗传信息的储存、传送和自我复制提出了遗传信息的流动过程 复制DNA 转录RNA 翻译蛋白质DNA双螺旋模型的意义第70页/共80页DNA的二级结构的构象右手螺旋：A、B型左手螺旋：Z型B型是最基本构象第71页/共80页核酸的变性和复性变性：核酸双螺旋区的氢键断裂变成单链，称为变性。如温度、酸、碱和尿素等。复性：变性的DNA，在适当的条件下，又可使两条分开的链重新互补结合形成双螺旋链的过程，称为复性。第72页/共80页RNA的结构单链 局部碱基能配 对形成双螺

17、旋，不能配对的区域形成突起(环)第73页/共80页核糖核酸(RNA)分为信使RNA(mRNA)转运RNA(tRNA)核糖体RNA(rRNA)第74页/共80页mRNA结构特点v 线形单链结构，携带DNA信息，作为指导合成蛋白质的模板。第75页/共80页四环四臂aa臂与反密码臂是识别aa与密码的重要结构tRNA的结构TC环D环反密码环第76页/共80页rRNA的结构真核生物的核糖体（80S）rRNA原核生物的核糖体（70S）rRNA第77页/共80页几种生物细胞的分子组成第78页/共80页生物体都是由蛋白质、核酸、脂类、糖、无机盐和水组成。哪一种分子量最高？哪一种分子量最高？n n 生物体的主要生物分子 不同的生物体，其分子组成也大体相同蛋白质、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。第79页/共80页感谢您的观看！第80页/共80页