生命的化学基础
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第二章：生命的化学基础
第二章：生命的化学基础2.1 构成生命的元素2.2 生物大分子2.3 酶与代谢2.1 构成生命的元素⏹到目前为止，已知有25种元素为生命必需。
⏹常量元素有：碳，氢，氧，氮，硫，磷，氯，钙，钾，钠，镁。
⏹其中：碳，氢，氧，氮为四种主要的生命元素。
⏹微量元素有：铁，铜，碘，锌，锰，钴，钼，硒，铬，镍，钒，锡，硅，氟等。
微量元素存在于特定的分子中，起特殊功能。
2.1.1 体内元素和环境含量的比较:⏹说明生物体对元素的选择性摄取⏹生命选择元素的主要标准：1. 可通过共价键形成大分子。
2. 低分子量元素。
2.1.2 生命中放射性同位素的应用⏹放射性示踪技术。
⏹生物遗骸和化石年代的测定：14C的半衰期为5570年，测定14C/12C可确定地址年代。
2.2 生物大分子⏹生物分子的碳链骨架⏹生物的化学组成⏹糖类⏹脂类⏹蛋白质⏹核酸2.2.1 生物分子的碳链骨架碳链是生物分子的最基本结构，可形成四个共价键(covalent bond)。
它上面连上不同的化学基团或元素可构成不同的生物分子。
碳链可以是链状或环状，不同的环又可以串接成链状。
这些变换无穷的组合构成了天文数字的潜在生物分子。
但真实存在的生物分子数量远远少于潜在数量，这是自然选择和进化的结果。
生物分子的异构现象⏹同分异构（isomerism）：存在两种或两种以上具有相同数目和种类的原子并具有相同分子式和分子量的化合物。
分为以下两类：⏹结构异构：由分子中原子连接次序不同引起。
⏹立体异构：具有相同的连接次序，但原子的空间分布不同。
又分顺反异构和旋光异构。
⏹构象：单键的自由旋转使相同的结构或构型的分子在空间形成的特定的形态。
旋光异构：由于分子的手性造成不同构象是生命分子产生功能的基础2.2.2 生物的化学组成⏹小分子物质:❑无机化合物⏹水⏹无机盐❑有机化合物⏹碳水化合物⏹核苷酸⏹氨基酸⏹脂肪酸⏹生物大分子：❑核酸⏹DNA⏹RNA❑蛋白质❑多糖聚合(需能)生命元素放能⏹复合生物分子：❑糖蛋白❑糖脂❑脂蛋白聚合(需能)2.2.3 糖类⏹糖类由C，H，O三种元素组成，比例为1：2：1⏹糖类是多羟醇或多羟酮，因此有许多不对称碳原子(手性碳原子)，所以有旋光性。
普通生物学：第2章 生命的化学基础
作 用：
(1) 游离态，调节细胞的渗透压、PH值； (2) 合成有机体的原料； (3) 与有机物质结合，组成具有特殊性质的蛋
白质或作为酶的辅助因子，参与代谢活动。
3）单糖
多羟基醛或多羟基酮及其缩合物和某些衍生物称为糖。
（葡萄糖结构式）
天然单糖 大多数是 D-型糖
C1上羟基位置不同 时出现α-，β-两种 构型
氨基酸的α碳原子为手性碳原子，根据旋光性的不同， 左旋和右旋氨基酸分别命名为L- α-氨基酸（左旋）和 D- α-氨基酸（右旋），两者之间互为镜像体。 生物界种的各种蛋白质（除一些细菌的细胞壁中的短肽 和个别抗生素外）几乎都是由L- α-氨基酸所构成；含 D- α-氨基酸的极少。
氨基酸的功能：
（1）作为组建蛋白质的元件 （2）有的氨基酸或其衍生物具
一个氨基酸的羧基和另一个 氨基酸的氨基脱水缩合形成肽键
一条肽链的两端有不同结构和性质： 一端的氨基酸残基带有游离氨
基，称氨基端； 另一端的氨基酸残基带有游离
羧基，称羧基端。
2）、单糖通过糖苷键联成多糖链
（1） 贰糖
对贰糖结构的了解包括弄清楚：
单糖基成份
α－还是β－糖苷键
取代位置
麦芽糖
一条多糖链的两端有不同结构和性质： 一端的糖基有游离的半缩醛羟基，称还原端； 另一端的糖基没有游离的半缩醛羟基， 称非还原端。
吡喃型
（葡萄糖结构式）
单糖的生物功能： A、作为多糖的组成元件 B、作为燃料 C、组成寡糖参与细胞信号传递
4）氨基酸
氨基酸是同时具有α－氨基和α－羧基的小分子
（氨基酸通式）
参与蛋白合成的共有20种天然氨基酸的α碳原子上均连 接这4种基团，即： α羧基、 α氨基，一个H原子和一 个R基(除甘氨酸中为H原子外）R基代表任意基团。
(1) 游离态，调节细胞的渗透压、PH值； (2) 合成有机体的原料； (3) 与有机物质结合，组成具有特殊性质的蛋
白质或作为酶的辅助因子，参与代谢活动。
3）单糖
多羟基醛或多羟基酮及其缩合物和某些衍生物称为糖。
（葡萄糖结构式）
天然单糖 大多数是 D-型糖
C1上羟基位置不同 时出现α-，β-两种 构型
氨基酸的α碳原子为手性碳原子，根据旋光性的不同， 左旋和右旋氨基酸分别命名为L- α-氨基酸（左旋）和 D- α-氨基酸（右旋），两者之间互为镜像体。 生物界种的各种蛋白质（除一些细菌的细胞壁中的短肽 和个别抗生素外）几乎都是由L- α-氨基酸所构成；含 D- α-氨基酸的极少。
氨基酸的功能：
（1）作为组建蛋白质的元件 （2）有的氨基酸或其衍生物具
一个氨基酸的羧基和另一个 氨基酸的氨基脱水缩合形成肽键
一条肽链的两端有不同结构和性质： 一端的氨基酸残基带有游离氨
基，称氨基端； 另一端的氨基酸残基带有游离
羧基，称羧基端。
2）、单糖通过糖苷键联成多糖链
（1） 贰糖
对贰糖结构的了解包括弄清楚：
单糖基成份
α－还是β－糖苷键
取代位置
麦芽糖
一条多糖链的两端有不同结构和性质： 一端的糖基有游离的半缩醛羟基，称还原端； 另一端的糖基没有游离的半缩醛羟基， 称非还原端。
吡喃型
（葡萄糖结构式）
单糖的生物功能： A、作为多糖的组成元件 B、作为燃料 C、组成寡糖参与细胞信号传递
4）氨基酸
氨基酸是同时具有α－氨基和α－羧基的小分子
（氨基酸通式）
参与蛋白合成的共有20种天然氨基酸的α碳原子上均连 接这4种基团，即： α羧基、 α氨基，一个H原子和一 个R基(除甘氨酸中为H原子外）R基代表任意基团。
第二1章 生命的化学基础
（四）脂类
脂类包括： 脂类包括： 脂肪酸、中性脂肪、类固醇、 脂肪酸、中性脂肪、类固醇、蜡、磷酸甘油 鞘脂、糖脂、类胡萝卜素等。 酯、鞘脂、糖脂、类胡萝卜素等。
脂类化合物难溶于水，而易溶于非极性有机 脂类化合物难溶于水， 溶剂。 溶剂。
1、中性脂肪（neutral fat） fat） 中性脂肪（
某些酶需要有一种非蛋白质性的辅因子 （cofactor）结合才能具有活性。辅因子可 cofactor）结合才能具有活性。 以是一种复杂的有机分子， 以是一种复杂的有机分子，也可以是一种金 属离子，或者二者兼有。完全的蛋白质—— 属离子，或者二者兼有。完全的蛋白质—— 辅因子复合物称为全酶（holoenzyme）。 辅因子复合物称为全酶（holoenzyme）。 全酶去掉辅因子，剩下的蛋白质部分称为脱 全酶去掉辅因子， 辅基酶蛋白（apoenzyme）。 辅基酶蛋白（apoenzyme）。
4、萜类和类固醇类 这两类化合物都是异戊二烯（isoptene） 这两类化合物都是异戊二烯（isoptene）的衍生 都不含脂肪酸。 物，都不含脂肪酸。 生物中主要的萜类化合物有胡萝卜素和维生素A 生物中主要的萜类化合物有胡萝卜素和维生素A、 E、K等。还有一种多萜醇磷酸酯，它是细胞质中 还有一种多萜醇磷酸酯， 糖基转移酶的载体。 糖基转移酶的载体。 类固醇类（steroids）化合物又称甾类化合物， 类固醇类（steroids）化合物又称甾类化合物，其 中胆固醇是构成膜的成分。 中胆固醇是构成膜的成分。另一些甾类化合物是 激素类，如雌性激素、雄性激素、肾上腺激素等。 激素类，如雌性激素、雄性激素、肾上腺激素等。
第二章 生命的化学基础
１、细胞的化学成分
组成细胞的基本元素是： 组成细胞的基本元素是：O、C、H、N、S、 K、Ca、P、Mg，其中O、C、H、N四种元 Ca、 Mg，其中O 素占90%以上 以上。 素占90%以上。 细胞化学物质可分为两大类： 细胞化学物质可分为两大类：无机物和有机 物。 在无机物中水是最主要的成分，约占细胞物 在无机物中水是最主要的成分， 质总含量的75％ 80％。 质总含量的75％—80％。
第一章生命化学基础
原子核内质子数相同，但中子数不同，这些原子虽然有不同的质量，但是化学性质相同,仍然属于同一种元素，在元素周期表中占有同样的位置
同位素在生命科学中有广泛的用途,如用来研究体内代谢途径、疾病诊断、疾病治疗、诱变育种等。
基因突变的内因之一。
•同位素示踪所利用的放射性核素（或稳定性核素）及它们的化合物,与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的。ﻭ• 可以用同位素作为一种标记，制成含有同位素的标记化合物（如标记食物,药物和代谢物质等)代替相应的非标记化合物。利用放射性同位素不断地放出特征射线的核物理性质，就可以用核探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等。
一、无机化合物
1、水
生命活动之本
自来水？纯净水?矿泉水？活性水？
氢键
水分子是极性的（O-H键几乎是极性最强的共价键）
水分子能与其他水分子,以及细胞中的其他分子形成氢键
水的物理性质
•氢键使水具有黏性、吸附性和一定的表面张力
表面张力形成的毛细管作用,使得植物根系吸收水分后可以克服重力向上运输到茎和叶片中
微量元素:Ｆｅ、Zn、Mn、I、Mｏ等这些微量元素在生物体内含量甚少,一般在百万分之一甚至十亿分之一。它们是人体健康必不可少的元素。
二、元素与健康
Nａ+和K＋共同调节机体和细胞的渗透压。高血压与钠的摄入量过高有关。钾维持神经肌肉应激性及心脏的正常功能。NaCl—食盐。
硒参加谷胱甘肽过氧化物酶的组成,在人和动物体内起到抗氧化作用，是延长寿命、防止细胞中毒的重要营养物质。解毒重金属。增强机体对疾病的抵抗力。预防和抑制肿瘤。脱发， 指甲脆，易疲劳和激动等。海产品、肝、肾、肉和整粒的谷类。
电负性相同的非金属元素化合形成化合物时形成非极性共价键（共价化合物）;ﻭ电负性差值小于1.7的两种元素的原子之间形成极性共价键(共价化合物）；ﻭ电负性差值大于1.7的两种元素化合时，形成离子键(离子化合物)。
同位素在生命科学中有广泛的用途,如用来研究体内代谢途径、疾病诊断、疾病治疗、诱变育种等。
基因突变的内因之一。
•同位素示踪所利用的放射性核素（或稳定性核素）及它们的化合物,与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的。ﻭ• 可以用同位素作为一种标记，制成含有同位素的标记化合物（如标记食物,药物和代谢物质等)代替相应的非标记化合物。利用放射性同位素不断地放出特征射线的核物理性质，就可以用核探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等。
一、无机化合物
1、水
生命活动之本
自来水？纯净水?矿泉水？活性水？
氢键
水分子是极性的（O-H键几乎是极性最强的共价键）
水分子能与其他水分子,以及细胞中的其他分子形成氢键
水的物理性质
•氢键使水具有黏性、吸附性和一定的表面张力
表面张力形成的毛细管作用,使得植物根系吸收水分后可以克服重力向上运输到茎和叶片中
微量元素:Ｆｅ、Zn、Mn、I、Mｏ等这些微量元素在生物体内含量甚少,一般在百万分之一甚至十亿分之一。它们是人体健康必不可少的元素。
二、元素与健康
Nａ+和K＋共同调节机体和细胞的渗透压。高血压与钠的摄入量过高有关。钾维持神经肌肉应激性及心脏的正常功能。NaCl—食盐。
硒参加谷胱甘肽过氧化物酶的组成,在人和动物体内起到抗氧化作用，是延长寿命、防止细胞中毒的重要营养物质。解毒重金属。增强机体对疾病的抵抗力。预防和抑制肿瘤。脱发， 指甲脆，易疲劳和激动等。海产品、肝、肾、肉和整粒的谷类。
电负性相同的非金属元素化合形成化合物时形成非极性共价键（共价化合物）;ﻭ电负性差值小于1.7的两种元素的原子之间形成极性共价键(共价化合物）；ﻭ电负性差值大于1.7的两种元素化合时，形成离子键(离子化合物)。
生命的化学基础
肌腱和韧带，蚕和蜘蛛的丝
收缩蛋白：与结构蛋白共同起作用，比如肌肉的运动 贮藏蛋白：卵清蛋白 防御蛋白：抗体、蛇毒、蜂毒 转运蛋白：血红蛋白 信号蛋白：激素 酶：生物体内最重要的蛋白质
26
2.5.2 蛋白质仅由20种氨基酸组成
氨基酸是蛋白质的结构单体。共20种。 其通式如下： Ｈ
R
C
COOH
类固醇
胆固醇
20
胆固醇结构式
21
动脉粥样硬化的形成
动脉粥样硬化是指早期动脉内膜有局限的损伤后， 血液中的脂质在内膜上沉积，进而内膜纤维结缔组织 增生，引起内膜局部增厚或隆起，形成斑块，以后在 这许许多多的斑块下面发生坏死、崩溃、软化，看上 去动脉内膜表面就象泼上一层米粥的样子，故称为粥 样硬化。
22
正常冠状动脉
管腔狭窄Ⅰ级
23
管腔狭窄Ⅲ级
管腔狭窄Ⅳ级
24
2.5 蛋白质
2.5.1 一般特性
蛋白质属于生物大分子，在细胞和生物体 的生命过程中起着十分重要的作用。 生物的结构和性状 基因表达的调节 细胞中氧化还原反应、电子传递、学习、 记忆等
25
蛋白质的分类
根据蛋白质在机体内的功能:
结构蛋白：组成细胞结构的基础。哺乳动物的毛、发、
2
2.1 原子和分子
2.1.1 生命需要约25种元素
人体中存在的元素
必需元素(占体重的百分数/%)： C（ 18.0） K（ 0.35） H（ 10.0） Na （0.15） N（ 3.0） Cl （ 0.15） O（ 65.0） Mg （0.05） P （1.1） Fe（ 0.004） S （0.25） I （0.0004 ） Ca（ 2.0）
16
2.3.2 由少数几个单糖缩合而成的糖。 （1）双糖
讲生命的化学基础课件
RNA的角色
01
02
03
RNA转录
在DNA指导下，RNA通过 转录过程合成。
信使RNA
将DNA中的遗传信息转录 为RNA，作为蛋白质合成 的模板。
核糖体RNA
与核糖体蛋白质结合，参 与蛋白质的合成。
基因表达与调控
基因表达
基因表达是指基因经过转录、翻译等过程，将遗传信息转化为具有生物活性的蛋白质的过 程。
合成复杂氨基酸的过程。
蛋白质的分解
蛋白质的分解是指生物体内蛋白 质被分解为氨基酸和肽的过程，
这个过程伴随着能量的释放。
CHAPTER 05
生物氧化与能量转换
线粒体的结构和功能
线粒体是细胞中负责能量转换 的重要细胞器，具有双层膜结 构，内含多种酶和蛋白质。
线粒体的主要功能是进行氧化 磷酸化，将有机物氧化产生的 能量转化为ATP，为细胞提供 能量。
线粒体还参与其他代谢过程， 如脂肪酸氧化、酮体生成等。
电子传递链与ATP合成
电子传递链是线粒体内的一系列 酶复合物，负责传递电子并生成
ATP。
电子传递链中的复合物通过氧化 还原反应将电子从底物传递到氧
气，同时生成ATP。
电子传递链是细胞呼吸的ห้องสมุดไป่ตู้键过 程，为细胞提供能量。
氧化应激与抗氧化防御
氧化应激是指细胞内氧化与抗氧化平 衡失调，导致活性氧簇（ROS）过量 积累的现象。
激素的作用机制
激素通过与靶细胞表面的 受体结合，影响细胞内的 信号转导和基因表达，从 而调控代谢过程。
激素对代谢的影响
激素能够调节糖、脂肪和 蛋白质等物质的代谢过程 ，维持内环境的稳态。
CHAPTER 02
生命的遗传基础
生命的化学基础
， 包括： 氟、铅、镉、汞、砷、铝、锡。 • 有些微量元素的缺乏会影响人体健康， 在食物中应该特别注意补充
。例如碘和硒（参见第１３ 章）。表２－１ 显示了人体中不同元素 的含量和微量元素的每日的需求量。
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２. １ 生命的基本化学构成
• 构成生物体的所有这些元素都属于原子质量相对较轻的元素， 主要 位于元素周期表的上部， 它们当中原子序数最大的碘位于第５３ 位， 其次是锡， 第５０ 位。这与地壳中的元素含量递减规律相一致。在 地壳中， 原子序数较低的范围内， 元素丰度随原子序数增大呈指数 递减。这说明生物的生存环境中元素的丰度是决定其是否成为生命元 素的一个因素。重要的生命元素应该相对容易地从环境中得到。不过 从表２－２ 可以看出， 有机体中的元素丰度和地壳中的元素丰度还 是有较大差别的。
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２. １ 生命的基本化学构成
• 关系越远差距越大， 关系越近差距越小。此外， 所有的生物其主要 成分都是水。它们或者生活在水中， 或者具有某种结构的隔水层， 用以防止水分的丢失。
• ２. １. １ 构成生命的元素
• 在地球上存在上百种元素， 其中在生命体中可以找到的大约有５０ 种。在这些元素中，凡是占人体总重量的万分之一以上的元素称为常 量元素， 包括碳、氢、氧、氮、硫、磷、氯、钙、钾、钠、镁等１ １ 种； 在常量元素中， 碳、氧、氢、氮被认为是四种最主要的生命 元素， 它们占人体体重的比例分别是： 碳１８％、氧６５％、有相同质子数， 但中子数不相同的原子被归入同一种元素， 它们 互称为同位素， 在元素周期表上占有同一个位置。
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２. １ 生命的基本化学构成
• 具有相同质子数和中子数的原子叫做核素。氢元素就有三种同位素（ 核素）， 氕（Ｈ）、氘（Ｄ， 又叫重氢）、氚（Ｔ， 又叫超重氢） 。它们原子核中都只有１ 个质子， 但是分别有０ 个中子、１ 个中子 和２ 个中子， 因此它们具有不同的原子质量。由于同位素之间的核 外电子数量和排列方式是相同的， 因此不同同位素的化学性质几乎 完全相同， 在进入人体内成为生命分子时所参与的化学反应、反应 过程和结果基本相同， 但会有微小差别， 称为同位素效应。
。例如碘和硒（参见第１３ 章）。表２－１ 显示了人体中不同元素 的含量和微量元素的每日的需求量。
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２. １ 生命的基本化学构成
• 构成生物体的所有这些元素都属于原子质量相对较轻的元素， 主要 位于元素周期表的上部， 它们当中原子序数最大的碘位于第５３ 位， 其次是锡， 第５０ 位。这与地壳中的元素含量递减规律相一致。在 地壳中， 原子序数较低的范围内， 元素丰度随原子序数增大呈指数 递减。这说明生物的生存环境中元素的丰度是决定其是否成为生命元 素的一个因素。重要的生命元素应该相对容易地从环境中得到。不过 从表２－２ 可以看出， 有机体中的元素丰度和地壳中的元素丰度还 是有较大差别的。
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２. １ 生命的基本化学构成
• 关系越远差距越大， 关系越近差距越小。此外， 所有的生物其主要 成分都是水。它们或者生活在水中， 或者具有某种结构的隔水层， 用以防止水分的丢失。
• ２. １. １ 构成生命的元素
• 在地球上存在上百种元素， 其中在生命体中可以找到的大约有５０ 种。在这些元素中，凡是占人体总重量的万分之一以上的元素称为常 量元素， 包括碳、氢、氧、氮、硫、磷、氯、钙、钾、钠、镁等１ １ 种； 在常量元素中， 碳、氧、氢、氮被认为是四种最主要的生命 元素， 它们占人体体重的比例分别是： 碳１８％、氧６５％、有相同质子数， 但中子数不相同的原子被归入同一种元素， 它们 互称为同位素， 在元素周期表上占有同一个位置。
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２. １ 生命的基本化学构成
• 具有相同质子数和中子数的原子叫做核素。氢元素就有三种同位素（ 核素）， 氕（Ｈ）、氘（Ｄ， 又叫重氢）、氚（Ｔ， 又叫超重氢） 。它们原子核中都只有１ 个质子， 但是分别有０ 个中子、１ 个中子 和２ 个中子， 因此它们具有不同的原子质量。由于同位素之间的核 外电子数量和排列方式是相同的， 因此不同同位素的化学性质几乎 完全相同， 在进入人体内成为生命分子时所参与的化学反应、反应 过程和结果基本相同， 但会有微小差别， 称为同位素效应。
普通生物学第二章生命的化学基础
空间结构与功能的关系
DNA
聚 合 酶
DNA聚合酶活性位点
空间结构与功能的关系
• 蛋白变性的特点： 蛋白质变性后，生物活性丧失，溶解度 下降，粘度增加。
六、核酸 1953年4月25日，克里克 和沃森在《自然》杂志上 发表了DNA的双螺旋结 构，从而带来了遗传学的 彻底变革，更宣告了分子 生物学的诞生。 种瓜为什么能得瓜，就是 遗传物质由亲代传给子代 的结果。遗传物质为什么 能自我复制呢？它是怎样 复制的呢？这些机理都蕴 藏在克里克和沃森的DNA 双螺旋结构模型的伟大发 现之中。
1.
单糖
丙糖
丁糖
戊糖
己糖
单糖分类
重要的单糖
甘油醛
核糖
脱氧核糖
葡萄糖
果糖
半乳糖
2. 有少数几个单糖缩合而成的糖。 （1）双糖 （2）其他寡糖
寡糖
如麦芽糖、蔗糖、纤维二糖、乳糖等。 三糖、四糖等。如棉子糖。
麦芽糖的结构
3.
多糖
自然界中最多的糖类。有单糖分子（通常为葡萄糖分子） 缩合脱水而成的分支或不分支的长链分子。 淀粉 植物细胞中的储藏营养物， 分为直 链和支链淀粉。 糖原 动物细胞中储藏的多糖，又称动物淀粉。
韶关镉污染
• 痛痛病：
–发生在日本富山县神通川流域， 是由于含镉废水污染农田而引 起的公害病。患者全身疼痛， 终日喊疼不止，故名痛痛病。
• 病因与发现经过：
–居民长期食用 “镉米”、“镉 鱼”饮“镉水” 而发病。
痛痛病患者骨骼 严重畸形
生命形式多样，但基本元素构成是基本一致；
% 人
O 65
C 18 15
DNA的空间结构
从图上可辨认出DNA 是由两条链交缠在 一起的螺旋结构
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其它元素：Na，Fe，Mg，Mn，Zn，Cu， Cl，I 等数量少，但作用大。如很多金属元素是酶的辅助 因子。
偶然存在的元素：V、Mo、Li、F、Br、Si、As、 Sn、等
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4
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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11
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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2
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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3
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。
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12
有机物
糖(Carbohydrate) 脂类(Lipid) 蛋白质(Protein) 核酸(Nucleic acid)等
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13
1、糖类
功能：
1. 生命活动所需能量来源； 2. 与生物体的结构有关； 3. 储藏的养料； 4. 分子识别作用； 5. 具有润滑保护作用。
生命的化学基础
/department/course/biology/index.html 普通生物学课程网站
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1
不同类型的细胞结构和功能不同，但化学 组成基本相似———生命的物质基础
一、元素组成
无机界的 C、H 、O 、N 、P 、S 二、分子组成
– 很强的结合能力、最好的极性溶剂，对于物质的运输、生命 中化学反应的进行,正常的新陈代谢具有重要意义；
– 水的比热为1cal/g,在温度改变时,热量的需求和释放较大， 使细胞的温度和代谢速率得以保持稳定,维持体温；
– 固态水比液态水的密度低，有利于水生生物的生存。
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10
无机盐
离子种类 在细胞中的作用
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22
多糖（polysaccharides）
• 均一多糖 淀粉 – 植物细胞（谷粒，块根，果实） 糖原 – 动物细胞（如肝细胞中的糖原） 纤维素 – 植物细胞 木材-50%纤维素，棉花-90%纤维素
• 非均一多糖 透明质酸 软骨素
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23
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24
纤维素
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25
3、脂类 生命体的重要构件和储能物质
半缩醛羟基
葡萄糖
果糖
半乳糖
半缩醛羟基
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18
寡 糖（oligosaccharides）
麦芽糖、蔗糖、乳糖
-麦芽糖
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19
蔗糖
α-D-葡萄糖残基
β-D-果糖残基
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20
乳糖
β-D-半乳糖残基
D-葡萄糖残基
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21
多糖
由很多单糖分子缩合脱水而成的分支或不分支的长链 分子，如淀粉、糖原、纤维素
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7
二、分子组成
不同类型的细胞，分子组成大致相同， 但是这些物质的相对含量相差很大。
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8
无机物
水(water)—生命的源泉
无机盐(mineral) 离子 —调节生命的环境
细胞渗透压 PH 酶的活化
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水和无机盐
水
水的特性符合生物生存的需要：
– 水是极性分子，形成极性共价键，可以和相邻的水分子形成 不稳定的氢键，使水有较强的内聚力和表面能力；
由C、H、O组成，H:O远大于2，不溶于水， 能溶于非极性溶剂，类别较多，结构差异 很大
功能:
– 生物膜的组成，磷脂、胆固醇 – 储存能量 – 生物表面的保护层 – 很好的绝缘体，保温 – 生物学活性
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26
（1）脂肪
甘油和脂肪酸结合而成，甘油的每一个-OH 和脂肪酸的-COOH结合，形成酯键。
主要的阴离子有：Fe2+或
Fe3+
Cl—、 PO4 3 -和 Na+
HCO3—
K+
血红蛋白、细胞色素、过氧化 物酶和铁蛋白的组成成分
维持膜电位
参与蛋白质合成和某些酶促合 成
主要的阳离子有：Mg2+
叶绿素、磷酸酶
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Na+、K+、Ca2+M、n2+
Mg2+、Fe2+、 Cu2+ Fe3+、Mn2+、 Cu2+、Co2+、 Co2+
组成：C:H:O=1:2:1
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糖的分类
单糖- 构成各种糖分子的基本单位 寡糖- 由少数几个（2-10）单糖分子连
接 多糖 –大量单糖分子连接形成的糖 结合糖－糖脂、糖蛋白和蛋白多糖等
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15
单糖分类
丙糖 丁糖 戊糖 己糖
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重要的单糖
甘油醛
核糖
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脱氧核糖
17
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5
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
Sn （锡）影响骨钙化速度；
Si （硅）矽肺，Si浸润细胞。
Se （硒）缺硒产生克山病，与肝功能，冠心病发病和防 治有关.
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6
功能
1、构成原生质 2、组成多种多样的化合物 3、影响生物体的生命活动
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（4）其他脂类
类固醇 — 特殊芳香族结构，理化性质与脂肪相近 萜类 — 结构与类固醇相似。
+
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（2）蜡（wax）
由长链脂肪酸和长链一元醇脱水而成，皮肤表面，毛、 羽、植物叶及果实表面以及昆虫体表
（3）磷脂（phospholipids）
磷酸甘油脂，甘油的一个α-羟基和磷酸结合成酯
存在与细胞的膜系统中，在脑、
肺、肾、心、骨髓、卵及大豆细胞中 含量丰富。
卵磷脂、脑磷脂、丝氨酸磷脂等。
偶然存在的元素：V、Mo、Li、F、Br、Si、As、 Sn、等
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4
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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2
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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3
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。
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有机物
糖(Carbohydrate) 脂类(Lipid) 蛋白质(Protein) 核酸(Nucleic acid)等
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1、糖类
功能：
1. 生命活动所需能量来源； 2. 与生物体的结构有关； 3. 储藏的养料； 4. 分子识别作用； 5. 具有润滑保护作用。
生命的化学基础
/department/course/biology/index.html 普通生物学课程网站
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1
不同类型的细胞结构和功能不同，但化学 组成基本相似———生命的物质基础
一、元素组成
无机界的 C、H 、O 、N 、P 、S 二、分子组成
– 很强的结合能力、最好的极性溶剂，对于物质的运输、生命 中化学反应的进行,正常的新陈代谢具有重要意义；
– 水的比热为1cal/g,在温度改变时,热量的需求和释放较大， 使细胞的温度和代谢速率得以保持稳定,维持体温；
– 固态水比液态水的密度低，有利于水生生物的生存。
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10
无机盐
离子种类 在细胞中的作用
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多糖（polysaccharides）
• 均一多糖 淀粉 – 植物细胞（谷粒，块根，果实） 糖原 – 动物细胞（如肝细胞中的糖原） 纤维素 – 植物细胞 木材-50%纤维素，棉花-90%纤维素
• 非均一多糖 透明质酸 软骨素
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纤维素
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3、脂类 生命体的重要构件和储能物质
半缩醛羟基
葡萄糖
果糖
半乳糖
半缩醛羟基
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寡 糖（oligosaccharides）
麦芽糖、蔗糖、乳糖
-麦芽糖
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19
蔗糖
α-D-葡萄糖残基
β-D-果糖残基
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乳糖
β-D-半乳糖残基
D-葡萄糖残基
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21
多糖
由很多单糖分子缩合脱水而成的分支或不分支的长链 分子，如淀粉、糖原、纤维素
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二、分子组成
不同类型的细胞，分子组成大致相同， 但是这些物质的相对含量相差很大。
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无机物
水(water)—生命的源泉
无机盐(mineral) 离子 —调节生命的环境
细胞渗透压 PH 酶的活化
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水和无机盐
水
水的特性符合生物生存的需要：
– 水是极性分子，形成极性共价键，可以和相邻的水分子形成 不稳定的氢键，使水有较强的内聚力和表面能力；
由C、H、O组成，H:O远大于2，不溶于水， 能溶于非极性溶剂，类别较多，结构差异 很大
功能:
– 生物膜的组成，磷脂、胆固醇 – 储存能量 – 生物表面的保护层 – 很好的绝缘体，保温 – 生物学活性
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（1）脂肪
甘油和脂肪酸结合而成，甘油的每一个-OH 和脂肪酸的-COOH结合，形成酯键。
主要的阴离子有：Fe2+或
Fe3+
Cl—、 PO4 3 -和 Na+
HCO3—
K+
血红蛋白、细胞色素、过氧化 物酶和铁蛋白的组成成分
维持膜电位
参与蛋白质合成和某些酶促合 成
主要的阳离子有：Mg2+
叶绿素、磷酸酶
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Na+、K+、Ca2+M、n2+
Mg2+、Fe2+、 Cu2+ Fe3+、Mn2+、 Cu2+、Co2+、 Co2+
组成：C:H:O=1:2:1
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糖的分类
单糖- 构成各种糖分子的基本单位 寡糖- 由少数几个（2-10）单糖分子连
接 多糖 –大量单糖分子连接形成的糖 结合糖－糖脂、糖蛋白和蛋白多糖等
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单糖分类
丙糖 丁糖 戊糖 己糖
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重要的单糖
甘油醛
核糖
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脱氧核糖
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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
Sn （锡）影响骨钙化速度；
Si （硅）矽肺，Si浸润细胞。
Se （硒）缺硒产生克山病，与肝功能，冠心病发病和防 治有关.
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功能
1、构成原生质 2、组成多种多样的化合物 3、影响生物体的生命活动
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（4）其他脂类
类固醇 — 特殊芳香族结构，理化性质与脂肪相近 萜类 — 结构与类固醇相似。
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（2）蜡（wax）
由长链脂肪酸和长链一元醇脱水而成，皮肤表面，毛、 羽、植物叶及果实表面以及昆虫体表
（3）磷脂（phospholipids）
磷酸甘油脂，甘油的一个α-羟基和磷酸结合成酯
存在与细胞的膜系统中，在脑、
肺、肾、心、骨髓、卵及大豆细胞中 含量丰富。
卵磷脂、脑磷脂、丝氨酸磷脂等。