《普通生物学》第二版讲义——第2章生命的化学基础
普通生物学：第2章 生命的化学基础
(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。
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。
普通生物学第2章 生命的物质基础2 蛋白质
3、蛋白质酶塑造形状和支撑主管运动抗体化学信使携带分子的载体V氨基酸animo acid¾蛋白质是由称为氨基酸的单体间脱水构成的聚合物，相邻氨基酸残基residue以特殊的共价键结合¾氨基酸是一个包含了氨基（一个氮两个氢）在分子的一端，和一个羧基在分子的另一端的碳骨架¾碳骨架上还有取代基团，这些侧链也叫做R基团alanine R基团20种氨基酸氨基酸的构型αβγδ以谷氨酰胺为例α¾α碳是一个手性中心，4个基团就可以有两种互成镜像的空间排列方式，这种形式代表了一类立体异构体，称为对映体。
按照R基团分类氨基酸V氨基酸都用比较通俗的名字，有的来源于首次分离它们的原料V氨基酸可以用它们英文名的前3位字母表示，也可用第一位大写字母来表示V按照R基团的极性变化，可以将氨基酸分为4类，从完全的无极性或疏水性到高度的极性或水溶性V（1）非极性脂肪族R基团这类氨基酸的r基团是非极性和疏水的，9种V甘氨酸glycine的结构最简单，它是非极性的，但是它的侧链很小对疏水没有什么真正的贡献，它往往在蛋白质分子的内部狭窄处，使蛋白质分子可以在此处紧密的缠绕。
V丙氨酸alanine、缬氨酸valine、亮氨酸leucine和异亮氨酸isoleucine易于在蛋白质内部聚集成簇，通过疏水相互作用来稳定蛋白质的结构V甲硫氨酸methionine是两个含硫氨基酸之一V脯氨酸Proline具有一个独特的环状非极性侧链，脯氨酸残基是以比较刚性的构象存在，这样就减少了多肽链的柔性V苯丙氨酸phenylalanine 色氨酸tryptophanV（2）极性不带电R基团9侧链含有可以和水形成氢键的基团，因此它们的亲水性比较强9丝氨酸serine、苏氨酸threonine、半胱氨酸cysteine、天冬酰胺asparagine和谷氨酰胺glutamine,酪氨酸tyrosine 。
9极性分别由羟基、巯基和酰胺基提供9蛋白质中含有这些氨基酸的部分在水相中比较容易暴露在分子表面和水接触V 天冬酰胺和谷氨酰胺易被酸或碱水解，生成天冬氨酸和谷氨酸。
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 生命的化学组成_
O O
O O
O O
O O
O O
O O
O O
O O
直链淀粉： a-1,4-糖苷键， a-D-葡萄糖+ β-D-葡萄糖
纤维素： β -1,4-糖苷键， β-D-葡萄糖+ β-D-葡萄糖
DUT SCHOOL OF LIFE SCIENCE AND BIOTECHNOLOGY
其他多糖
魔芋 （甘露聚糖+葡萄糖）
有机化合物的性质还取决于与碳骨架相连接的某些含氧、氮、硫、磷的原子团（ 又称为功能基团） 。
DUT SCHOOL OF LIFE SCIENCE AND BIOTECHNOLOGY
蛋白质核酸、脂质和糖类等生物大分子是由一些含有功能基团的彼此相同或相近的单体聚合而成的。
脱水缩合反应
水解反应
DUT SCHOOL OF LIFE SCIENCE AND BIOTECHNOLOGY
DUT SCHOOL OF LIFE SCIENCE AND BIOTECHNOLOGY
核酸的分子结构
核酸（DNA或RNA） 多个核苷酸脱水缩合
核苷酸
磷酸
核苷
核酸是由核苷酸单体连接形成的大分子多聚体 核酸包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)
Phosphate Group
Nitrogenous Base
直链淀粉： a-1,4-糖苷键， a-D-葡萄糖+ β-D-葡萄糖
O
O
O
O
O
O
O O
O O
O O
O O
O O
O CH2
O
O
O
O
O
O
O
O O
普通生物学_2生命的化学基础
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
〔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、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、原子与分子 二、组成细胞的大分子 三、糖类 四、脂类 五、蛋白质 六、核酸
《普通生物学》第二版讲义——第 2章生命的化学基础
一、原子与分子
生物体的主要元素 生命必需的约25种元素 生物体的主要元素(大量元素) C、 H 、O、 N、 P、S、K、
Ca等，占99.35%， 其中C、H、O、N 4种元素占
双糖
• 重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等
麦芽糖由两分子葡萄糖单体脱水缩合形成 蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合形成 乳糖由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合而成
芽糖
两分子葡萄糖单体形成麦
《普通生物学》第二版讲义——第 2章生命的化学基础
多糖 重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素等
《普通生物学》第二版讲义——第 2章生命的化学基础
《普通生物学》第二版讲义——第 2章生命的化学基础
亲水性氨基酸的结构
《普通生物学》第二版讲义——第 2章生命的化学基础
氨基酸通过肽键连接成肽链
一个氨基酸的-氨基与另一个氨基酸的-羧基脱水缩合形 成肽键并生成二肽化合物。不同数目的氨基酸以肽键顺序 相连形成多肽，多肽形成蛋白质分子的亚单位。 寡肽：含有10个左右氨基酸残基（如二肽、五肽、八肽） 多肽：含有10－20 个氨基酸残基 蛋白质：含几十个氨基酸残基 注意：肽链有方向性， 氨基端（ N 端）， 羧基端（ C 端）
《普通生物学》第二版讲义——第 2章生命的化学基础
五、蛋白质
• 蛋白质是由氨基酸组成的 • 氨基酸是同时具有α－氨基和α－羧基的小分子
参与蛋白合成的共有20种天然氨基酸。其中，有10 种是体内无法合成而必须由食物供给的，称必需氨 基酸。包括赖氨酸、色氨酸、蛋氨酸(或称甲硫氨 酸）、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸（又 称羟丁氨酸）、缬氨酸、精氨酸、组氨酸（仅小儿 时期必需）“笨蛋来宿舍 晾一晾鞋”。 • 必需氨基酸供应不足时，人体不能合成新生和修补 机体组织所需的蛋白质，只能降解人体蛋白以供临 时需要，从而导致体重减轻和蛋白质营养不良。
糖：多羟基醛或多羟基酮称为糖 糖类:单糖、双糖和多糖 糖的功能：糖是生物代谢反应的重要中间
代谢物，还可构成核酸和糖蛋白等重要 生物成分、糖又是生命活动的主要能源
《普通生物学》第二版讲义——第 2章生命的化学基础
单糖
重要的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱 氧核糖等
葡萄糖的结构
《普通生物学》第二版讲义——第 2章生命的化学基础
能电离。
2章生命的化学基础
二、组成细胞的大分子
碳是组成细胞各种 大分子的基础。
碳最外层有4个电 子空位，极易形 成4个共价键
碳架结构排列 和长短决定了 有机化合物的 基本性质。
《普通生物学》第二版讲义——第 2章生命的化学基础
有机化合物的性质 取决于功能基团
这些功能基团几乎都 是极性基团。功能基 团的极性使得生物分 子具有亲水性，有利 于这些化合物稳定于 有大量水分子存在的 细胞中。
《普通生物学》第二版讲义——第 2章生命的化学基础
脂类种类很多，分子结构相差较大： A、油脂＝甘油三酯＝脂肪是由甘油醇和脂肪 酸结合成的酯。 B、磷脂和鞘脂 C、固 醇 D. 蜡
《普通生物学》第二版讲义——第 2章生命的化学基础
• 磷脂分子结构图 ：又称磷酸甘油脂，与脂肪
不同之处在于甘油的一个羟基不是与脂肪酸结 合成酯，而是与磷酸及其衍生物(如磷酸胆碱) 结合，形成卵磷脂
不饱和 双键
《普通生物学》第二版讲义——脂第膜结构图
2章生命的化学基础
五、蛋白质
蛋白质为生命活动所必需 蛋白质根据功能分类： 结构蛋白：毛、发、肌腱、韧带、蚕和蜘蛛的丝 收缩蛋白：肌肉的收缩需要收缩蛋白与肌腱共同作用 储藏蛋白：卵清蛋白、植物种子的贮藏蛋白 防御蛋白：抗体 转运蛋白：血红蛋白 信号蛋白：激素（胰岛素）等负责细胞间的信号传导 酶： 生物体内最重要的蛋白质
96%。 微量元素：含量少于
0.01% 同位素：质子数与电子数相同，
中子数不同的原子。
《普通生物学》第二版讲义——第 2章生命的化学基础
化合物由元素组成
• 化学键 • 离子键：原子间的电子得失或共用。 • 共价键：生物大分子化学键的主要形式
《普通生物学》第二版讲义——第 2章生命的化学基础
水是细胞中不可缺少的物质
《普通生物学》第二版讲义——第 2章生命的化学基础
细胞利用少数种类小分子合成 多种大分子
小分子 单糖 氨基酸 核苷酸
大分子 多糖 蛋白质 核酸 脂类
复合大分子 糖蛋白 糖脂 脂蛋白
（《普由通生小物学分》第子二版到讲义大——分第 子）
2章生命的化学基础
三、糖类
糖分子含C、H、O 3种元素，通常3者的比 例为1:2:1，一般化学通式为(CH2O)n
《普通生物学》Leabharlann 二版讲义——第 2章生命的化学基础
蛋白质的结构决定其功能 ： 一级结构：多肽中氨基酸的排列顺序 二级结构：一级结构中部分肽链的卷曲（α螺旋）
或折叠（折叠片），邻近几个氨基酸形成的一 定的结构形状。 三级结构：一条多肽链总的三维形状，即整条肽 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。
水对生物体非常重要
水占约生物体的 70％ 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
水的特性：水是极性分子、水分子间形成氢键、液
体水的水分子具内聚力、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
《普通生物学》第二版讲义——第
四级结构：组成蛋白质的多个肽链（亚基）的空 间构象，即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。
《普通生物学》第二版讲义——第 2章生命的化学基础
六、核酸
核苷酸分子由三个部分组成： 碱基：嘧啶、嘌呤 五碳糖：核糖或脱氧核糖 磷酸
四、脂类
• 脂类的组成和功能（补充） • 脂类是指生物体内不溶于水而溶于有机溶
剂的各种小分子。 组成与性质：C、H、O H:O 远大于2
非极性分子、疏水，即脂不溶于水，而溶 于非极性溶剂。 脂类是生物膜的主要成分；脂肪氧化时产 生的能量大约是糖氧化时的二倍；生物表 面的保护层；保持体温；生物活性物质 （性激素）。