普通生物學生命的化學基礎第1頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五一、元素組成生物體的主要元素生命必需的約25種元素生物體的主要元素(大量元素)C、H、O、N、P、S、K、Ca等，占99.35%，其中C、H、O、N4種元素占96%。微量元素：含量少于0.01%同位素：質子數與電子數相同，中子數不同的原子。2第2頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五水是生命的介質，沒有水就沒有生命，這是因為水有許多特性：水是極性分子，分子之間形成氫鍵，因而水有較強的內聚力和表面張力；水分子之間的氫鍵使水能緩和溫度的變化；冰比水密度低；水是良好的溶劑，是生命系統中各種化學反應的理想介質；水能夠電離。二、水和無機鹽（一）水OHH3第3頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五在細胞中一般以離子狀態存在，對細胞的滲透壓和pH值起著重要的調節作用：

生物生存環境的pH范圍為3~8.5。細胞中的各種離子有一定的緩沖能力，使細胞內的pH保持相對恒定，以利細胞維持正常的生命活動。有些離子是酶的活化因子，如Mg+、Ca2+；有些離子是合成有機物的原料:

PO4+可用于合成磷酸、核苷酸等；

Fe2+可用于合成血紅蛋白等；（二）無機鹽4第4頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五三、生物大分子碳是組成細胞各種大分子的基礎。碳最外層有4個電子空位，極易形成4個共價鍵碳架結構排列和長短決定了有機化合物的基本性質。5第5頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五

有機化合物的性質取決于功能基團這些功能基團（functionalgroup）幾乎都是極性基團。功能基團的極性使得生物分子具有親水性，有利于這些化合物穩定于有大量水分子存在的細胞中。6第6頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五生物大分子可分為四類：蛋白質（proein）核酸（nucleicacid）多糖（polysaccharide）脂質（lipid）7第7頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五糖：多羥基醛或多羥基酮稱為糖組成：糖類是細胞中重要的有機物，糖分子含C、H、O三種元素。功能：糖提供生命活動所需的能源，而且是重要的中間代謝物，用來合成重要的生物大分子，構成細胞的結構成分。分類：糖類包括小分子的單糖、雙糖、三糖，以及由單糖構成的大分子的多糖。（一）糖類（carbohydrate）8第8頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五有兩種形式存在：即醛糖和酮糖。重要的單糖有：1.單糖（monosaccharide）丙糖如甘油醛和二羥丙酮。戊糖核糖、脫氧核糖、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第9頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五葡萄糖是細胞內主要的單糖，是最重要的能源物質。葡萄糖（glucose）10第10頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五（1）雙糖 如麥芽糖、蔗糖、纖維二糖、乳糖等。（2）其他寡糖三糖、四糖等。如棉子糖。2.寡糖有少數幾個單糖縮合而成的糖。葡萄糖葡萄糖麥芽糖(maltose)葡萄糖果糖蔗糖(sucrose)葡萄糖半乳糖乳糖(lactose)

11第11頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五麥芽糖的形成過程12第12頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五

淀粉(starch)

植物細胞中的儲藏營養物。

糖原(glycogen)動物細胞中儲藏的多糖。

纖維素(cellulose)

植物細胞壁的主要成分。幾丁質、果膠等。3.多糖(polysaccharide)自然界中最多的糖類，由單糖分子縮合脫水而成。13第13頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五

是生物膜的重要成分是儲能的分子構成生物表面的保護層是很好的絕緣體有些脂類是重要的生物學活性物質（性激素等）（二）脂類脂類在細胞中具有獨特的生物學功能：14第14頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五脂肪(fat)甘油和脂肪酸結合而成的酯。臘(wax)脂肪酸和醇化合而成的酯。磷脂類(phospholipid)又稱磷酸甘油酯。甘油的一個-基和磷酸結合而成的酯。類固醇(steroid)膽固醇、性激素種類：油脂＝甘油三酯＝脂肪15第15頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五R代表烴基

脂肪由兩種基本結構單元，甘油和脂肪酸，通過酯化反應合成。細胞內主要的貯能物質脂肪(fat)16第16頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五甘油三酯的合成：17第17頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五磷脂(phospholipid)：又稱磷酸甘油脂，與脂肪不同之處在于甘油的一個羥基不是與脂肪酸結合成酯，而是與磷酸及其衍生物結合。(如磷酸膽堿：形成卵磷脂)磷脂是細胞內各種膜結構的重要成分。18第18頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五（三）蛋白質(protein)—生命活動的主要承擔者1、一般特性蛋白質屬于生物大分子，在細胞和生物體的生命過程中起著十分重要的作用。(1)有些蛋白質是構成細胞和生物體的重要物質如：膜蛋白、毛發中的角蛋白、肌肉中的膠原蛋白等功能蛋白(7)有些有接受和傳遞信息作用，如受體等(6)有些有運動功能，如肌球蛋白，肌動蛋白等(5)有些有免疫作用，如：人體內的抗體(4)有些有調節作用，如：胰島素、生長激素、甲狀腺激素(3)有些有運輸作用，如：載體、血紅蛋白(2)有些有催化作用，如：酶結構蛋白19第19頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五2、氨基酸(aminoacid)

—C—COOHNH2HH

—C—COOHNH2CH3HCH3CH3

—C—COOHNH2CHH甘氨酸丙氨酸纈氨酸能否寫出通式？20第20頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五每種氨基酸分子至少含有一個氨基，一個羧基，并且都有一個氨基和羧基連接在同一個碳原子上；R基的不同導致氨基酸的種類不同。結構通式HROHNCCOHHH2NCCOOHHR或21第21頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五氨基酸必需氨基酸，8種，體內不能合成非必需氨基酸，12種，體內可以合成甲硫氨酸、纈氨酸、賴氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、蘇氨酸人體內氨基酸的種類：共20種甲硫纈賴異亮苯丙亮色蘇

甲攜來一本亮色書諧音22第22頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五一個氨基酸分子中的-氨基，與另一氨基酸分子中的-羧基脫水縮合，形成肽鍵(peptidebond)。肽(peptide)—分子量在1500以下；多肽(polypeptide)—分子量在1500以上。多肽鏈的一端有一個-NH2，稱N-端；另一端有一個-COOH，稱C-端。3、肽鍵、肽和多肽23第23頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五24第24頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五

蛋白質的一級結構

-螺旋-折疊三級結構四級結構4、蛋白質的空間結構蛋白質分子有特定的空間結構，即構象。二級結構25第25頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五一級結構（Primarystructure）：一級結構是蛋白質空間構象和特異生物學功能的基礎。26第26頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五二級結構（secondarystructure）：α-螺旋-折疊27第27頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五三級結構（tertiarystructure）：在蛋白質多肽鏈中α-螺旋、β-折疊以及無定形線狀等二級結構往往受側鏈以及各主鏈構象單元間的相互作用，從而進一步卷曲、折疊成具有一定規律性的三維空間結構，稱為蛋白質的三級結構。大多數蛋白質都具有纖維狀或球狀的三級結構。28第28頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五肌紅蛋白(Mb)N端

C端29第29頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五四級結構（quarternarystructure）

有些蛋白質由兩條或兩條以上具有三級結構的多肽鏈構成。每條具有三級結構的多肽鏈就稱為一個亞基(subunit)。多個亞基通過非共價鍵（氫鍵、鹽鍵、疏水鍵等鍵）聚合而成一定空間結構的聚合體，稱蛋白質的四級結構。它反映了蛋白質分子中各亞基的空間排布及亞基間的相互作用，但不包括亞基內部的空間結構。30第30頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五血紅蛋白的四級結構

hemoglobin31第31頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五蛋白質的各種結構的關系32第32頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五胰島素空間結構示意圖33第33頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五肌紅蛋白和血紅蛋白的空間結構34第34頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五木瓜蛋白酶和胰蛋白酶的空間結構35第35頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五抗體的空間結構36第36頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五由于小分子物質與蛋白質分子的一個亞單位結合，導致該蛋白質分子及其亞單位的構象發生變化，進而其活性也發生變化，稱為變構(allosterlc)作用。蛋白質在重金屬鹽、酸、堿等的作用下，或是加熱至70C~100C，或在X射線、紫外線的照射下，其空間結構發生改變和破壞，從而失去生物學活性，這種現象稱為變性(denaturation)。5、蛋白質的變構作用和變性37第37頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五血紅蛋白變構38第38頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五蛋白質的變性

正常結構

randam結構39第39頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五核酸最先從細胞核中分離得到，且它們是酸性的，故而得名。核酸分為兩類：脫氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid,DNA）和核糖核酸（ribonucleicacid,RNA）。

DNA存在于細胞核、線粒體和葉綠體中，是遺傳信息的攜帶者；RNA在細胞核中合成，然后進入細胞質，在蛋白質合成中起重要作用。（四）核酸(nucleicacid)40第40頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五DNA遺傳的物質基礎核酸mRNA作為Pr合成模板

RNAtRNA轉運AArRNA作為Pr合成場所核酸是由核苷酸(nucleotide)單體組成的核苷酸分子由三個部分組成：含氮堿基:嘧啶、嘌呤五碳糖：核糖或脫氧核糖磷酸核苷酸41第41頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五42第42頁，共50頁，2023年，2月20日，星期五含氮堿基（nitrogenousbase）分為兩類：雙環分子的嘌呤，包括腺嘌呤（adenine

,A）和鳥嘌呤（guanine

,G）；單環分子的嘧啶，包括胸腺嘧啶（thymine

,T）、胞嘧啶（cytosine