普通生物学：第2章 生命的化学基础
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普通生物学复习要点
普通生物学复习要点第一章生命与生物科学生物（生命）的特征：化学成分的同一性；严整有序的结构；应激性；内稳态；新陈代谢；生长发育；繁殖与遗传；适应与进化生物界是一个多层次的组构系统•生命是主要由核酸和蛋白质组成的具有不断自我更新能力的多分子体系的存在形式，是一种过程，是一种现象。
第二章生命的化学基础☐组成生命的最重要的六种无机元素是：C、H 、O、N 、P 、SH、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。
O、N、C能形成多种化学价，如：H2O2（-1），O2（0），H2O（-2）O是次于F、Cl的第三个跟原子最有亲和力的原子。
☐生物小分子与生物大分子之间的关系生物大分子主要有三大类：蛋白质核酸多糖它们都是由生物小分子单体通过特有的共价键联结而成。
•（1）氨基酸通过肽键联成肽链•寡肽：含有10 左右氨基酸残基（如二肽、五肽、八肽）•多肽：含10－20 个氨基酸残基•蛋白质：含几十个氨基酸残基（固定空间结构+ 特定功能）•注意：肽链有方向性。
肽链的两端具有不同结构和性质氨基端（N 端），羧基端（C 端）（2）单糖通过糖苷键联成多糖链。
糖苷键不同导致多糖的立体结构差异。
•淀粉和纤维素都由葡萄糖组成，它们之间主要区别在于α－糖苷键和β－糖苷键的区别•注意：多糖链也有方向性，有还原端和非还原端（3）核苷酸通过磷酸二酯键连成核酸DNA具有方向性：一端的核苷酸，其5’－C没有进入磷酸二酯键，称5’末端；另一端的核苷酸，其3’－C没有进入磷酸二酯键，称3’末端。
☐组成蛋白质的氨基酸有20种。
其共同特点是具有α碳原子，α碳原子上同时连有一个氨基和一个羧基。
各种氨基酸的区别在侧链基团-R☐常见的氨基酸类型（亲水/疏水；酸/碱；含硫…）疏水氨基酸：亮氨酸亲水氨基酸：丝氨酸酸性氨基酸：天冬氨酸碱性氨基酸：精氨酸含硫氨基酸：半胱氨酸含羟基氨基酸：苏氨酸带环氨基酸：酪氨酸☐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有生物活性（代谢调节、信号传递等）☐生命体中典型的单糖，二糖，多糖多羟基醛或多羟基酮称为糖☐蛋白质的一，二，三，四级结构蛋白质的一级结构是指肽链中氨基酸的排列顺序•蛋白质的二级结构邻近几个氨基酸残基形成的一定的结构形状包括：α—螺旋，β—折叠，β—转角，无规卷曲，无序结构蛋白质的三级结构：整条肽链盘绕折叠形成一定的空间结构形状。
2生命的化学基础
运甲状腺素蛋白Transthyretin, with four identical polypeptide subunits
胶原蛋白、血红蛋白
大猩猩 长臂猿
恒河猴
核酸
贮存遗传信息，控制蛋白质的 合成 脱氧核糖核酸（DNA）和核糖 核酸(RNA) 组成单位：核苷酸 DNA双螺旋结构
核苷酸
磷酸 戊糖
蛋白质三级结构：旋转区+折叠区
蛋白质三级结构: 多肽链 R基团间的相互作用
蛋白质四级结构: 由2或多条肽链组成，各 亚基之间形成键
Tertiary structure
Polypeptide (single subunit of transthyretin)
Quaternary structure
大分子
多糖 蛋白质 核酸
复合大分子
糖蛋白 糖脂
脂蛋白
Hydrocarbon Structures
主要官能团
羰基
羟基 醛基 酮基羧基 氨基来自 糖类单糖 二糖 多糖
单糖：葡萄糖、果糖
Glucose
Fructose
线型和环形葡萄糖
Figure 3.4C
Abbreviated structure
血糖：血液中的葡萄糖，浓度在激素作用下维持相对稳定
食物消化吸收
肝糖元分解
蛋白质、脂肪分解转化
分解提供能量
血糖
肝糖元、肌糖元贮备
转变为脂肪或氨基酸
二糖：蔗糖（葡萄糖＋果糖）
麦芽糖（葡萄糖＋葡萄糖）
Sucrose
Figure 3.5
Glucose
Glucose
Maltose
多糖：淀粉、糖原、纤维素
Starch granules in potato tuber cells
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％。
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
普通生物学_2生命的化学基础
占人体重的 百分比
微量元素(14种)
名称 硼 铬 钴 铜 氟 碘 鉄 锰 钼 硒 硅 锡 钒 锌 符号 B Cr Co Cu F I Fe Mn Mo Se Si Sn V Zn
占人体重的 百分比
65.0 18.5 9.5 3.3 1.5 1.0 0.4 0.3 0.2 0.2 0.1
<0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01
根据能否水解和水解后产物，分为下列几类：
单糖 monosaccharides
是不能再被水解为更简单的糖类物质。 据 C 原子数的多少，又分为丙糖（ 3C ）、丁糖（ 4C）、戊糖（5C）、己糖（6C）等。
寡糖 oligosaccharides
由2-6个单糖分子缩合而成，水解产生2-6个单糖 分子。
α -1,4-糖苷键 支链淀粉
H H OH CH2OH O H H O H O H H OH O H OH H O OH H OH H H OH CH2OH O H H n O
α -1,6-糖苷键
CH2OH O H H H
O H H
直链淀粉
糖类
多糖链的高级结构：不同高级结构带来不同的生物
学性能
形成螺旋状
能源贮存
糖元 淀粉
直链淀粉 纤维素 呈长纤维状 支链淀粉 结构支架
b-D-葡萄糖
a-D-葡萄糖
纤 维 素 、 淀 粉 、 糖 原
几 种 常 见 的 多 糖 ——
常 见 多 糖 —— 几 丁 质
微量元素(14种)
名称 硼 铬 钴 铜 氟 碘 鉄 锰 钼 硒 硅 锡 钒 锌 符号 B Cr Co Cu F I Fe Mn Mo Se Si Sn V Zn
占人体重的 百分比
65.0 18.5 9.5 3.3 1.5 1.0 0.4 0.3 0.2 0.2 0.1
<0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01
根据能否水解和水解后产物，分为下列几类：
单糖 monosaccharides
是不能再被水解为更简单的糖类物质。 据 C 原子数的多少，又分为丙糖（ 3C ）、丁糖（ 4C）、戊糖（5C）、己糖（6C）等。
寡糖 oligosaccharides
由2-6个单糖分子缩合而成，水解产生2-6个单糖 分子。
α -1,4-糖苷键 支链淀粉
H H OH CH2OH O H H O H O H H OH O H OH H O OH H OH H H OH CH2OH O H H n O
α -1,6-糖苷键
CH2OH O H H H
O H H
直链淀粉
糖类
多糖链的高级结构：不同高级结构带来不同的生物
学性能
形成螺旋状
能源贮存
糖元 淀粉
直链淀粉 纤维素 呈长纤维状 支链淀粉 结构支架
b-D-葡萄糖
a-D-葡萄糖
纤 维 素 、 淀 粉 、 糖 原
几 种 常 见 的 多 糖 ——
常 见 多 糖 —— 几 丁 质
《生命的化学基础》PPT课件
直链淀粉〔α-1，4糖苷键〕
〔1〕、直链淀粉(amylose) 含有1000个以上葡萄糖构造单位，每一个单位由a-1,4糖苷 键相连。
CH2OH
H H
OH
O
HH
HC
O
H OH
CH2OH
H OH
O OH H CH
HO
n
H OH
n>1000 a-1,4糖 苷 键
直链淀粉的形状并不是伸展状态的直链，而是有规律的卷曲 成螺旋状，每一螺旋圈约有 6个葡萄糖构造单位。螺旋中有 空穴，空穴正好允许碘分子进入其中，碘分子与淀粉之间形 成碘-淀粉复合物，从而改变了碘原来的颜色。
• 常量元素又称宏量元素，有11种。 它们共占人体总质量的99.25%。它 们是：O，C，H，N，Ca，P，S， K，Na，Cl，Mg
• 微量元素14种，它们是：〔Fe，F， Zn，Cu，V，Sn，Se，Mn，I， Mo，Cr，Co，Si，B)。必需的微量 元素在生物体内的作用很大。如碘缺 乏。
碘缺乏症
HO H H
H H O OH H OH H
H O O H H H H+ 为成能2、O A O醛为基H H二g 基酮可+ 者(〔基分N 是葡〔为H 同3 萄果醛)分O 糖糖糖异H H 〕〕和构O H H -，，酮体在所糖C C C，分以。其H O O 子单H H 区中糖别间按仅H 的功O H H 在，
OH H
OH H
OH H
OH H
五、多糖 (Trisaccharides)
多糖是由成百上千个单糖通过脱水合成而形成的多聚体。这些天然高分子化合 物，都是葡萄糖通过糖苷键相连而成的多聚体。 多糖分为两类：一类是营养储藏多糖，如：淀粉和糖原；
〔1〕、直链淀粉(amylose) 含有1000个以上葡萄糖构造单位，每一个单位由a-1,4糖苷 键相连。
CH2OH
H H
OH
O
HH
HC
O
H OH
CH2OH
H OH
O OH H CH
HO
n
H OH
n>1000 a-1,4糖 苷 键
直链淀粉的形状并不是伸展状态的直链，而是有规律的卷曲 成螺旋状，每一螺旋圈约有 6个葡萄糖构造单位。螺旋中有 空穴，空穴正好允许碘分子进入其中，碘分子与淀粉之间形 成碘-淀粉复合物，从而改变了碘原来的颜色。
• 常量元素又称宏量元素，有11种。 它们共占人体总质量的99.25%。它 们是：O，C，H，N，Ca，P，S， K，Na，Cl，Mg
• 微量元素14种，它们是：〔Fe，F， Zn，Cu，V，Sn，Se，Mn，I， Mo，Cr，Co，Si，B)。必需的微量 元素在生物体内的作用很大。如碘缺 乏。
碘缺乏症
HO H H
H H O OH H OH H
H O O H H H H+ 为成能2、O A O醛为基H H二g 基酮可+ 者(〔基分N 是葡〔为H 同3 萄果醛)分O 糖糖糖异H H 〕〕和构O H H -，，酮体在所糖C C C，分以。其H O O 子单H H 区中糖别间按仅H 的功O H H 在，
OH H
OH H
OH H
OH H
五、多糖 (Trisaccharides)
多糖是由成百上千个单糖通过脱水合成而形成的多聚体。这些天然高分子化合 物，都是葡萄糖通过糖苷键相连而成的多聚体。 多糖分为两类：一类是营养储藏多糖，如：淀粉和糖原；
《生命的化学基础》PPT课件
OH
C O…
H OH
除a-1,4糖苷键连成主链， 还有a-1,6糖苷键连成支链，大约相隔20-25个 葡萄糖单位就有一个支链，平均分子量不如直链淀粉大。
支链淀粉遇碘变红。
支链淀粉分枝状结构
3、糖原 (glycogen) 储存在肝细胞核肌细胞中，也形成螺旋，不 过分支更多。
糖原水解产物也是葡萄糖。
O
CH3OHOHH H
OH
干HCl+
CH2OH
H
CH3OOHHH
O OCH3 干HCl
H
H
CH2OH O
H OH H
OCH3
OH H
OH H
OH H
OH H
OH H
OH H
OH H
OH H
五、多糖 (Trisaccharides)
多糖是由成百上千个单糖通过脱水合成而形成的多聚体。这些天然高分子化合物，都是 葡萄糖通过糖苷键相连而成的多聚体。 多糖分为两类：一类是营养储备多糖，如：淀粉和糖原；
O CH CHOH CH2OH
CHO CHOH CHOH CH2OH
An aldose aldotetrose
(甘油醛醣) (丁醛糖）
CH2OH CO CHOH CH2OH
A ketose
(丁酮糖）
CHO CHOH CHOH CHOH CH2OH
Aldopentose
(戊醛糖）
CH2OH CHO
CH2OH
（了解）
H
支链… O
CH2OH O
H OH H
HH C
O
H OH
CH2OH
O H OH H
OH C
H OH O 1:6 糖苷键
普通生物学课件 生命的化学基础
类固醇是一类不同的脂质。它们的特点 是碳链折成4个环，3个六元环和1个五元环。 图2．9就是一种最常见的类固醇——胆固 醇的结构式。 胆固醇是细胞膜的重要成分，也是动 物体内合成其他类固醇的原料。动物的雌、 雄性激素都是类固醇。 有一些类固醇药物称为促蛋白合成类 固醇，是人工合成的类似雄性激素的药物。 它能促进肌肉发达，增强体力，常为一些 运动员所服用。这些药物有许多严重的副 作用，对身心两方面都有严重影响，为许 多体育组织所禁用。
葡萄糖和果糖都是由6个碳原子组成 的，称为己糖。存在于生物体内的单糖 还有由3、4、5和7个碳原子组成的，分 别称为丙糖、丁糖、戊糖和庚糖。其中 戊糖尤其重要，因为它们是组成核酸的 成分。 细胞中用作燃料分子的主要是葡萄 糖。葡萄糖和其他单糖也是细胞合成别 的有机分子(如氨基酸)的原料。细胞中的 单糖若不立即被利用则通常被合成为双 糖和多糖。
2．2．2 细胞利用少数种类小分子合成 许多种大分子
在生命现象中起着重要作用的分子都 是极其巨大的分子，称为大分子。 生物大分子可分为4大类：蛋白质、核 酸、多糖和脂质。这4类大分子中的前三类 都是多聚体。所谓多聚体，就是由相同或 相似的小分子组成的长链。组成多聚体的 小分子称为单体。细胞利用单体组成多聚 体。生物细胞中所合成的大分子种类极多， 仅蛋白质的种类就约有1012种。
• 脂质中最常见的是脂肪，脂肪是由甘油和脂肪酸 通过脱水合成而形成的。脂肪酸的羧基中的一 OH与甘油的羟基中的一H结合而失去一分子水， 于是甘油与脂肪酸之间形成酯键，便成为脂肪分 子：酯化，所以脂肪又叫甘油三酯或三酰基甘油。 脂肪中的3个酰基一般是不同的，来源于C16、 C18或其他脂肪酸。有双键的脂肪酸称为不饱和 脂肪酸，没有双键的则称为饱和脂肪酸。图2．8 是一种脂肪的结构式。其中一个脂肪酸是C16的， 另两个是C18的，一个有一个双键，另一个有两 个双键。双键的存在使得碳链弯曲，占的空间较 大：，所以含有双键的脂肪在常温下是液态，因 为其分子不能排列得太紧密。
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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。
麦 芽 糖 的 结 构
（2）淀粉和纤维素都由葡萄糖组成，它们 之间主要区别在于α－糖苷键和β－ 糖苷键的区别
（3）注意：多糖链也有方向性，有还原 端和非还原端
糖原 淀粉 纤维素
3）、核苷酸通过磷酸二酯键联成核酸
（1） 核酸链也有方向性 （2） DNA 和 RNA 在组成成份上有差别
DNA 脱氧核糖 有胸腺嘧啶， 无尿嘧啶
ATP参与能量代谢
二、组成生物的大分子
生物大分子主要有三大类： 蛋白质、 核酸、多糖、 （脂 质）
它们都是由生物小分子单体通过特有的共价键 联结而成。
(2) (1)
(1) 碱基—糖之间是β—糖苷键 (2) 糖—磷酸之间是磷酸酯键
1）、氨基酸通过肽键联成肽链
氨基酸种的α羧基和另一个氨基酸种的α氨基发生脱水缩合， 生成的化学键称为肽键，并生成二肽化合物，多个氨基酸 以肽键顺序相连形成多肽；
C＝O • • • • • • C－N • • • • • •
C－OO —• • • • • •
H－O
氢键
H
+H3 N－ 盐 键
非共价键的键强度很小，所以
A、需要多个非共价键才足以维持高 级结构的稳定；
蛋白质的三级结构是指整条肽链盘绕 折叠形成一定的空间结构形状。如纤 维蛋白和球状蛋白。
蛋白质的四级结构是指各条肽链之间 的位置和结构。所以，四级结构只存 在于由两条肽链以上组成的蛋白质。
Hale Waihona Puke α－螺旋一级结构β－折叠
二级结构
三级结构
四级结构
血红蛋白质的三级结构和四级结构
2）、 维持生物大分子高级结构的重要因 素－－非共价键
RNA 核糖 有尿嘧啶， 无胸腺嘧啶
➢ 一端的核苷酸，其5 －C没有进入磷酸二 酯键，称 5 ’ 末端；
➢ 另一端的核苷酸， 其3－C没有进入磷酸 二酯键，称 3 ’ 末端。
4、生物大分子的高级结构
1）、蛋白质的高级结构
蛋白质的一级结构是指肽链中氨基 酸的排列顺序
蛋白质的二级结构是指邻近几个氨 基酸形成的一定的结构形状。 如：α－螺旋和β－折叠
第二章：生命的化学基础
一、原子和分子
1. 组成生命的化学元素
在自然界的130种元素中, 以O、Si、Al、Fe为最多, 而生物体中仅有25—26种是必须的, O、H、C、N普 遍存在, P、S、Na、K、Mg、Ca、Cl等为主要元素。
由上述元素构成化合物，形成小分子和大分子物质
细胞的化学组成
水、无机盐、单糖、
每一条肽链都有特定的氨基酸序列，并在蛋白质中具有特 定的三维空间构象。
寡肽：含有 10 左右氨基酸残基 （如二肽、五肽、八肽）
多肽：含 10－20 个氨基酸残基 蛋白质：含几十个氨基酸残基 注意：肽链分子的两端有自由的α氨基或α羧基，有 方向性，分别成为氨基末端（ N-末端）和 羧基末端 （ C-末端）； 肽链的顺序方向定义为从氨基端到羧基端的方向
有生物活性（代谢调节、信号传递等）
5）核苷酸(组成核酸的结构单位)
核苷酸分子由三个部分组成： 碱基：嘌呤（双环分子）、 嘧啶（单环分子） 戊糖：RNA为核糖、DNA为脱氧核糖 磷酸：
DNA的碱基是： A、T、G、C
RNA的碱基是： A、U、G、C
脱氧核糖或核糖 上第1’位碳原子 与嘌呤或嘧啶结 合，就成为脱氧 核苷或核苷；第5’ 位碳原子在与磷 酸结合，就成为 脱氧核糖核苷酸 或核糖核苷酸。
参加大分子核酸组成的共有8种核苷酸
DNA水解液中
RNA水解液中
腺脱氧核苷酸（dAMP） 腺苷酸（AMP）
鸟脱氧核苷酸（dGMP） 鸟苷酸（GMP）
胞脱氧核苷酸（dCMP） 胞苷酸（CMP）
胸腺脱氧核苷酸（dTMP） 尿苷酸（UMP） 另外还有一些重要的具有生物活性的核苷酸
具有生物活性的核苷酸
（cAMP）, cGMP参与细胞信 号传递
生物小分子:
氨基酸、核苷酸
生物大分子: 蛋白质、核酸、多糖、
脂质
组成细胞分子中的四种功能团：
O 羟基：—OH； 羰基：—C— 羧基：—COOH； 氨基：— NH2
生物小分子和生物大分子的关系
小分子 大分子 复合大分子
单糖 多糖
糖蛋白
氨基酸 蛋白质 糖脂
核苷酸 核酸
脂蛋白
(脂类) （由小分子到大分子）
合成大分子 （聚 合）
大分子分解 （水 解）
2、构成生物的小分子
1）水
游离水和结合水
水占生物体的 60％ —90%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：水分子的极性，
水分子之间的氢键，内聚力、溶解性质，电 离性，pH
2）无机盐：
存在方式：一般都以离子状态存在
(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。
麦 芽 糖 的 结 构
（2）淀粉和纤维素都由葡萄糖组成，它们 之间主要区别在于α－糖苷键和β－ 糖苷键的区别
（3）注意：多糖链也有方向性，有还原 端和非还原端
糖原 淀粉 纤维素
3）、核苷酸通过磷酸二酯键联成核酸
（1） 核酸链也有方向性 （2） DNA 和 RNA 在组成成份上有差别
DNA 脱氧核糖 有胸腺嘧啶， 无尿嘧啶
ATP参与能量代谢
二、组成生物的大分子
生物大分子主要有三大类： 蛋白质、 核酸、多糖、 （脂 质）
它们都是由生物小分子单体通过特有的共价键 联结而成。
(2) (1)
(1) 碱基—糖之间是β—糖苷键 (2) 糖—磷酸之间是磷酸酯键
1）、氨基酸通过肽键联成肽链
氨基酸种的α羧基和另一个氨基酸种的α氨基发生脱水缩合， 生成的化学键称为肽键，并生成二肽化合物，多个氨基酸 以肽键顺序相连形成多肽；
C＝O • • • • • • C－N • • • • • •
C－OO —• • • • • •
H－O
氢键
H
+H3 N－ 盐 键
非共价键的键强度很小，所以
A、需要多个非共价键才足以维持高 级结构的稳定；
蛋白质的三级结构是指整条肽链盘绕 折叠形成一定的空间结构形状。如纤 维蛋白和球状蛋白。
蛋白质的四级结构是指各条肽链之间 的位置和结构。所以，四级结构只存 在于由两条肽链以上组成的蛋白质。
Hale Waihona Puke α－螺旋一级结构β－折叠
二级结构
三级结构
四级结构
血红蛋白质的三级结构和四级结构
2）、 维持生物大分子高级结构的重要因 素－－非共价键
RNA 核糖 有尿嘧啶， 无胸腺嘧啶
➢ 一端的核苷酸，其5 －C没有进入磷酸二 酯键，称 5 ’ 末端；
➢ 另一端的核苷酸， 其3－C没有进入磷酸 二酯键，称 3 ’ 末端。
4、生物大分子的高级结构
1）、蛋白质的高级结构
蛋白质的一级结构是指肽链中氨基 酸的排列顺序
蛋白质的二级结构是指邻近几个氨 基酸形成的一定的结构形状。 如：α－螺旋和β－折叠
第二章：生命的化学基础
一、原子和分子
1. 组成生命的化学元素
在自然界的130种元素中, 以O、Si、Al、Fe为最多, 而生物体中仅有25—26种是必须的, O、H、C、N普 遍存在, P、S、Na、K、Mg、Ca、Cl等为主要元素。
由上述元素构成化合物，形成小分子和大分子物质
细胞的化学组成
水、无机盐、单糖、
每一条肽链都有特定的氨基酸序列，并在蛋白质中具有特 定的三维空间构象。
寡肽：含有 10 左右氨基酸残基 （如二肽、五肽、八肽）
多肽：含 10－20 个氨基酸残基 蛋白质：含几十个氨基酸残基 注意：肽链分子的两端有自由的α氨基或α羧基，有 方向性，分别成为氨基末端（ N-末端）和 羧基末端 （ C-末端）； 肽链的顺序方向定义为从氨基端到羧基端的方向
有生物活性（代谢调节、信号传递等）
5）核苷酸(组成核酸的结构单位)
核苷酸分子由三个部分组成： 碱基：嘌呤（双环分子）、 嘧啶（单环分子） 戊糖：RNA为核糖、DNA为脱氧核糖 磷酸：
DNA的碱基是： A、T、G、C
RNA的碱基是： A、U、G、C
脱氧核糖或核糖 上第1’位碳原子 与嘌呤或嘧啶结 合，就成为脱氧 核苷或核苷；第5’ 位碳原子在与磷 酸结合，就成为 脱氧核糖核苷酸 或核糖核苷酸。
参加大分子核酸组成的共有8种核苷酸
DNA水解液中
RNA水解液中
腺脱氧核苷酸（dAMP） 腺苷酸（AMP）
鸟脱氧核苷酸（dGMP） 鸟苷酸（GMP）
胞脱氧核苷酸（dCMP） 胞苷酸（CMP）
胸腺脱氧核苷酸（dTMP） 尿苷酸（UMP） 另外还有一些重要的具有生物活性的核苷酸
具有生物活性的核苷酸
（cAMP）, cGMP参与细胞信 号传递
生物小分子:
氨基酸、核苷酸
生物大分子: 蛋白质、核酸、多糖、
脂质
组成细胞分子中的四种功能团：
O 羟基：—OH； 羰基：—C— 羧基：—COOH； 氨基：— NH2
生物小分子和生物大分子的关系
小分子 大分子 复合大分子
单糖 多糖
糖蛋白
氨基酸 蛋白质 糖脂
核苷酸 核酸
脂蛋白
(脂类) （由小分子到大分子）
合成大分子 （聚 合）
大分子分解 （水 解）
2、构成生物的小分子
1）水
游离水和结合水
水占生物体的 60％ —90%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：水分子的极性，
水分子之间的氢键，内聚力、溶解性质，电 离性，pH
2）无机盐：
存在方式：一般都以离子状态存在