生命的化学基础
生命的化学基础
偶然存在的元素：V、Mo、Li、F、Br、Si、As、 Sn、等
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微量元素
Fe 氧的运送和酶的活性有关，缺少时，引起缺铁性贫血。 Cu 发生冠心病的主要原因，与酶的活性有关。 Zn 在青少年的发育生长，癌症等的发病和防治起有作用。 Mo （钼）与酶的活性、食道癌的发病率和防治有关。 I 缺碘产生地方性甲状腺肿，幼儿发生呆小症， Mn （锰）与酶的活性有关。 Co （钴）与酶的活性有关。青春期少女0.015mg/每日。 V （钒）软体动物富有钒；鱼体含量较低。
Mo2+
Mo2+
肽酶 酪氨酸酶、抗坏血酸氧化酶 肽酶 硝酸还原酶、黄嘌呤氧化酶
Ca2+
钙调素、肌动球蛋白、ATP酶
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作用： – （1）对细胞的渗透压和PH起着重要作用 – （2）酶的活化因子和调节因子， Mg2+ ， Ca2+ – （3）合成有机物的原料PO4 3 -合成磷脂、核苷酸 – （4）动作电位、肌肉收缩等，Na+、K+、Ca2+
1、水和无机盐 2、糖类 3、脂类 4、蛋白质 5、核酸
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一、元素组成
生命形式多样，但基本元素构成是基本一致的
% OC H N 人 65 18 10 8 杆菌 69 15 11 8
P S 其他 1.0 0.25 2.75 1.2 1.00 5.00
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基本元素：C，H，O，N，S，P，K，Ca 等占人 体99.35%。
内环境稳定：PH值 – 生物生存3~8.5，各种生物、各种组织均有适宜的 PH范围，细胞中的离子有一定的缓冲能力。
陈阅增第四版普通生物学第1篇2生命的化学基础
F （氟）与牙齿健康有关，缺氟产生龋齿； 过多则斑齿和氟中毒。 Ni （镍）植物中15－55ppm,人为0.1ppm； 急性白血病.25μg/ml Se （硒）缺硒产生克山病，与肝功能、冠 心病发病和防治有关.
碘缺乏症
甲状腺肿
呆小症
2005年广东韶关镉污染
主，蛋白所占比例较少。
2.4 脂质
脂质的定义
非极性共价键
脂质（lipid）是一类低溶于水，高溶于非极性 有机溶剂（insoluble in water and soluble in 不是大分子， organic solvents）的生物有机分子。
也不是聚合物
对于大多数脂质分子，其化学本质是脂肪酸和 醇所形成的酯类及其衍生物。
膳食中的脂肪：饱和的太多会动脉粥状硬 化
脂肪摄入过多与健康
肥 胖
2.磷脂、蜡和类固醇都是脂质
磷脂分子结构
又称磷酸甘油酯
磷脂分子可以看成是 一个极性头，两条非 极性尾巴。
蜡也是酯，是由一些长链的醇与长链脂肪酸 形成的酯。它的疏水性更强，可以保护生物 体的表面。 例如，植物和动物表面
（1）类固醇的内核由 4 个环组成，3个六元环、1个五 元环。
2.4.1 脂肪（最常见的脂质） 是脂质中主要的贮能分子
丙三醇
甘油三酯
A、油脂＝甘油三酯＝脂肪是由甘油醇和脂肪酸结合成的酯。
甘 油 三 酯 分 子 结 构
脂质
脂肪酸（fatty acids）：由一条长的烃链
（hydrocarbon chain）和一个末端羧基（carboxylate group）组成的羧酸。
氨基酸名称英文缩写简写氨基酸名称英文缩写简写甘氨酸gly丝氨酸ser丙氨酸ala苏氨酸thr缬氨酸val天冬酰胺asn异亮氨酸ile谷酰胺gln亮氨酸leu酪氨酸tyr苯丙氨酸phe组氨酸his脯氨酸pro天冬氨酸asp甲硫氨酸met谷氨酸glu色氨酸trp赖氨酸lys半胱氨酸cys精氨酸arg20种标准氨基酸的英文简写其临床表现为持续性进行性的多个智能功能域障碍的临床综合征包括记忆语言视空间能力应用辨认执行功能及计算力等认知功能的损害
生命的化学基础——有机分子
生命的化学基础——有机分子生命的起源与发展我们人类一直都对生命和它的起源感到好奇。
我们想知道我们从哪里来，为什么我们存在，以及我们的存在有何目的。
对于生命的起源，科学家们已经做出了很多尝试来解释它。
目前，最广泛的解释是原始地球上存在一种环境，使得生命得以产生。
这个环境必须是具有水、空气和能量的地方。
据信，最早的生命形式包括微生物和藻类，当时大部分生命体依靠光合作用从阳光中获取能量。
但是，如果我们想要真正了解生命的基础，我们必须了解生命所依赖的化学基础：有机分子。
什么是有机分子？有机分子是指基本由碳、氢、氧、氮和其他元素组成的化合物，这些元素是生命体中最常见的化学元素。
有机分子包括葡萄糖、脂肪酸、核酸（即DNA和RNA）以及氨基酸。
这些分子一起构成了生命体的重要组成部分。
通过这些有机分子，生命可以完成其所有基本功能。
生命的四大基础分子虽然有机分子可以分为很多不同的类别，但生命体中的四种基础有机分子是：碳水化合物、脂类、蛋白质和核酸。
碳水化合物碳水化合物是由碳、氢和氧元素组成的分子。
它们是生命体的主要能量来源，也是细胞壁的重要成分。
在碳水化合物中，葡萄糖是最重要、最基本的分子。
脂类脂类是由碳、氢和氧元素组成的分子，它们不溶于水。
脂类是生命体中最重要的构造材料，它们形成了细胞膜，并与其他分子一起形成了生命体的细胞组织。
蛋白质蛋白质是由氨基酸组成的分子。
氨基酸是一种大分子，其分子内包含一个氨基（NH2）和一个羧基（COOH）。
蛋白质在生命体中扮演着重要角色，它们不仅是生命体内化学反应的催化剂，而且还构成了大部分细胞内的结构。
核酸核酸是由核苷酸组成的分子。
核苷酸是由核糖或脱氧核糖、碱基和磷酸组成的，它们是生命体中存储遗传信息的媒介，例如DNA和RNA就是由核苷酸组成的。
生命从基本有机分子到多细胞生物虽然有机分子是生命体的基础，但单个有机分子并不足以体现或支撑生命的多样和复杂性质。
最简单的生命体是单细胞生物，它们由单一的细胞组成。
05讲-生命的化学基础
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“反自然”现象
C、H、O
– 自然界：总和 < 1% – 生物体：总和 > 96%
元素丰度
– 地球表面：前五位是O、Si、Al、Fe、Ca – 生物体内：C最高，O第3位，Ca第5，而Fe、
Al和Si极微量
生命体与普通物质不同！
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为什么是C、H、N、O?
H、O、N、C分别共用1，2，3，4个电子对， 是可获得稳定构型的最小原子。
（由小分子到大分子）
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合成大分子 （聚合）
大分子分解 （水解）
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2.2 生物小分子简介
（1）水
水对生物体非常重要
水占生物体的60％以上的重量 地球上生命起源于水中，陆生生物体内
细胞也生活在水环境中。 水的性质影响生命活动，如：溶解性质，
酸碱度，pH
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水影响生命活动的例子：
肺泡在水环境中保证 O2 和 CO2 的交换 水分子间氢键造成水的表面张力，可使肺
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（2）核酸的高级结构
1953年，Watson & Crick提出的模型
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（1）两条反向平行的核苷酸链共同盘绕形 成双螺旋，糖－磷酸－糖构成螺旋主链。
（2）两条链的碱基都位于中间，碱基平面 与螺旋轴垂直。
DNA 双螺 旋结
构
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DNA双螺旋结构
（3）两条链对应碱基 呈配对关系：A＝T； G≡C
H
65
5 .7
O
2 5 .5
9 .3
N
1 .4
11
P
0 .2 2
3 .3
S
0 .0 5
1 .0
N a+
0 .00 6
生命的化学基础 复习笔记
生命的化学基础复习笔记一、原子和分子1．生命需要多种元素（1）概念①元素元素是具有相同核电荷数的一类原子的总称。
②原子原子是化学变化中的最小粒子，半径约为（2～3）×10-8cm，由质子、电子和中子组成。
质子带正电荷，电子带负电荷，质子与电子的电荷大小相等，符号相反；中子则不带电荷，中子的质量与质子的相等。
③同位素同位素是指质子数和电子数都相同，但中子数不同的原子，它们在周期表中的位置相同。
利用放射性同位素显示某种原子在生物体内的来踪去迹的技术称为同位素示踪。
（2）人体必需的25种元素①主要元素（大量元素）C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，共占99.35%，其中C、H、O、N占96.3%.②微量元素含量少于0.01%，见表2-1。
并非所有生物所需要的元素都是相同的，植物所需要的元素只有17种。
表2-1人体必需的元素2．化合物由元素组成（1）化学键原子之间发生反应形成化合物的关键在于电子的共用或得失，即化学键的形成。
化学键基本上有两类：离子键和共价键。
（2）离子键离子键是两个电荷符号相反的离子彼此吸引形成的，所形成的化合物是电中性的。
盐都是由离子键形成的化合物，在自然界中通常以晶体的形式存在。
（2）共价键共价键是由两个原子间共用一对或多对电子而形成的。
这种由共价键连接起来的两个或多个原子是分子，如H2，共价键包括单键、双键等。
3．水是细胞中不可缺少的物质水有许多特性：（1）水是极性分子；（2）水分子之间会形成氢键；（3）液态水中的水分子具有内聚力；（4）水分子之间的氢键使水能缓和温度的变化；（5）冰比水轻；（6）水是极好的溶剂；（7）水能够电离。
4．化学反应使原子重组化学反应并不能创造或破坏原子，它只能将原子重新组合，所以化学反应是破坏已有的化学键，形成新的化学键。
二、组成细胞的生物大分子1．碳是组成细胞中各种大分子的基础（1）碳的重要性①细胞所合成的几乎所有分子都含有碳，活的生物体内含碳化合物的量仅次于水；②除一氧化碳、二氧化碳和碳酸盐等少数简单化合物外，含碳化合物统称为有机化合物。
第四版普通生物学第1篇2生命的化学基础
几种原子的构成
你的结论？
原子种类 氢 碳 氧 钠 氯
质子数 1 6 8 11 17
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中子数 0 6 8 12 18
核外电子数 1 6 8 11 17
质子数=核外电子数
质子数不一定等于中子数。
不是所有的原子都含有中子。
同位素：质子数与电子数相同，中子数 不同的原子。 12C、13C、14C：原子序数（质子数）都是6，
中子数为6、7、8 其中12C、13C为稳定性同位素，14C为放射性同
位素，原子核会自行衰变
同位素示踪：利用放射性同位素显示某 种原子在生物体内的来踪去迹，常用于生物 学研究、医学和疾病诊断等方面
1.自然界元素：92种 2.生命必需元素约25种 生物体的主要元素(大量元素)
C、 H 、O、 N、 P、S、K、 Ca、Cl等，占99.35%， 其中C、H、O、N 4种元素占 96%。 微量元素：含量少于0.01%
普通生物学
第1篇 细胞
南宫中学 鲍晓明
第二章 生命的化学基础
一、原子与分子 二、组成细胞的大分子 三、糖类 四、脂质 五、蛋白质 六、核酸
❖ 2.1.1 生2命.1需要原约子25与种分元素子
❖ 元素是由原子组成的，原子是物质的最 小的单位 质子
❖ 原子 中子 电子
原子的构成
质子（带正电） 原子核 原子 （带正电） 中子（不带电）
（不带电）
电子 （带负电）
核电荷数＝质子数＝核外电子数
电子运动速度=光速
构成原子的粒子的电性和质量
你有什么发现？
粒子 种类 质子 中子 电子
电性
1个单位正电荷 不带电
无论生命的长度如何其本质都是一样的
无论生命的长度如何其本质都是一样的自从人类开始思考生命的存在以来，关于生命的定义和本质就一直是备受关注的话题。
从科学角度来看，生命的特征通常包括：生命表现出自我维持、自我复制和自我进化的能力。
但是，无论生命的长度如何，它的本质都是一样的。
接下来我们将从不同的角度来探讨生命的本质。
一、生命的化学基础现代生命科学研究表明，生命是由很多由碳、氢、氧、氮等元素组成的有机物构成的。
其中最基础的是细胞，所有生物都是由一个或多个细胞构成的。
细胞是最基本的生命单位，包括细胞膜、核质和细胞器等。
生命在化学基础上靠着大量的有机分子来维持自身的存活和功能。
化学基础对于生命的本质起着至关重要的作用。
化学基础依赖于生命体中的所有分子，因此，不同种类的生命体不同，其本质也不同。
二、生命的进化生命的进化是指生物的种群在适应环境的过程中发生遗传变异从而产生新的特征和物种。
生命的进化是生命几乎所有方面的根本，是使得生命繁衍和生存的关键因素之一。
生命的进化是一种基于遗传的过程，生物基因组中的变异和基因重组是这个过程的关键。
进化就是生命在适应环境变化的过程中进行自我改变的过程。
生命的进化为生命的本质注入了时间和变化。
进化是一种无止境的过程，不断地产生新的生物，从而使生命得以不断前进。
三、生物的复杂性在过去的几十年里，生命科学研究出现了许多新的发现，特别是关于叶绿素、基因和受体等方面的研究。
这些发现揭示了生命的复杂性，在这种情况下，生命表现出惊人的多样性和高度的分化。
生命的复杂性能使生命体适应更加严峻和复杂的环境，这是生命发展的不可分割的一部分。
生物的复杂性也是生命的本质之一。
四、生命的意义生命的意义是一个比较主观的问题，它因个人而异。
相对而言，生命的意义可以从不同的角度来看待，保护环境、保护生物多样性、保证人类对生物的最佳使用、提高生物的健康、减轻人类对生物的压力等。
生命的意义是生命的本质之一，也是人类意识到重要性的一部分。
生命意义的多样性表明了生命的本质并不是单一的，而是由许多方面组成的。
生命的化学基础
2、核酸的高级结构
Erwin Chargaff （1905－1995）
Chargaff ’s rule： A%＝T% G%＝C%
DNA molecule X-ray diffraction Rosalind Franklin Rosalind Franklin and DNA. 1920-1958 James Watson, Francis Crick, and Maurice Wilkins received a Nobel Prize for the double-helix model of DNA in 1962, four years after Franklin's death at age 37 from ovarian cancer
第四章 生命的化学基础
主讲：秦桂香
青海大学生物科学系
第一节
自然界
构成生命的元素和分子
所有的 生命物 体都由 三类物 质组成 水、无 机离子 和生物 分子
一、生命体的元素组成
组成生命体的物质是极其复杂的。但在地球上
存在的92种天然元素中，只有28种元素在生物 体内被发现 第一类元素：包括C、H、O和N四种元素，是 组成生命体最基本的元素。这四种元素约占了 生物体总质量的99%以上。 第二类元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和 Mg。这类元素也是组成生命体的基本元素。 第三类元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。 是生物体内存在的主要少量元素。 第四类元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、I、 Mo、Se、Si等。
（4）参与血凝过程：钙为一种凝血因子， 在凝血酶原转变为凝血酶时起催化作用。 没有钙，血液凝固将出现障碍。
（5）其他：钙离子具有调节渗透压和维持 酸碱平衡等作用。此外，钙是各种生物 膜的成分，是维持细胞内胶质完整性所 必需。