【南京大学 普通生物学课件】生命的化学基础
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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。
1生命的化学基础.ppt
第一节
构成生命的元素
微量元素（14种）＜0.01%
Fe血红蛋白的重要成分
Mn，Zn一些酶的必要成分 I甲状腺素的必要成分
第一节
构成生命的元素
铬Cr—葡萄糖耐量因子（GFT）的必要成分，是胰岛素的 辅助因子，可增加胰岛素的效能，促进机体利用葡萄糖。 相当一部分Ⅱ型糖尿病（非胰岛素依赖型糖尿病）患者， 是因为铬摄入不足或利用不良，表现出糖尿病症。
一、糖 类 一、糖类
主要由C、H、O组成，其分子式通常以Cn(H2O)n表示，旧称 碳水化合物。
乳酸CH3CHOHCOOH 可写成C3(H2O)3 ，但不是糖； 而鼠李糖C6H12O5，脱氧核糖C5H10O4，但却是糖。
4
OH
OH
H
5 6
3
H
2
OH
CH2OH
有还原性
一、糖 类
2、寡糖：由2～10个单糖组成的聚糖，可以水解为 单糖。
单糖的半缩醛羟基与另一配体（可以是糖也可以是非糖）的 羟基缩合而成的化合物称为糖苷，其间的连接键称为糖苷键。
两个单糖通过糖苷键连接成双糖，三个单糖可以缩合为三糖。 常见的双糖有麦芽糖、乳糖、蔗糖。
OH O CH CH2OH 2OH CH2OH O OH OH O O O O O
CH 2OH O O CH 2OH CH 2OH O O
O
α-1,6-糖苷键
O CH 2OH CH 2O O O
CH 2
CH 2OH O O
O CH 2OH
O CH 2OH
O O
OH
O OH
α-1,4-糖苷键
还原性末端
二、脂 类 二、脂 类
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
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33663 ppt课件
4、蛋白质的水解
酸水解：
蛋白质
氨基酸
碱水解： 酶水解：
蛋白质 蛋白质
氨基酸 氨基酸
证明：氨基酸是蛋白质的基本组成单位
蛋白质分类
一.根据蛋白质分子形状分类
1.球状蛋白
2.纤维状蛋白
二.根据蛋白质的组成成份分类
1.单纯蛋白
2.结合蛋白
清蛋白
核蛋白
谷蛋白和醇溶谷蛋白
色蛋白
精蛋白和组蛋白
糖蛋白
硬蛋白
脂蛋白
原子之间怎样发生反应而形成化合物呢？
• 关键在于电子的共用或得失，也就是化 学键的形成。化学键基本上有两类：离 子键和共价键。
• 离子键：两个电荷符号相反的离子
•
彼此吸引而形成。
• 共价键：两个原子间共用一对或多对
•
电子而形成。生物大分子化学
•
键的主要形式。
2.1.3 水是细胞中不可缺少的物质
水对生物体非常重要
2.3 糖类
学术定义
糖是多羟基醛、多羟基酮或其衍生物（aldehyde or ketone compounds with multiple hydroxyl groups）， 以及可以水解产生这些化合物的物质的总称。
糖类
糖的分类
广义的糖可分为简单糖类和糖复合物 （ glycoconjugates ）。前者包括单糖、寡糖 和多糖；后者包括糖与蛋白质、脂类等共价形 成的复合物。
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、水能 电离。
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。
《生命的化学》课件
DNA复制与转录
总结词
DNA复制是DNA双链自我复制的过程，而 转录则是DNA到RNA的遗传信息转移过程 。
详细描述
DNA复制是生物体遗传信息传递的基础， 它保证了遗传信息的稳定性和连续性。在 DNA复制过程中，DNA双链解开，以其中 一条链为模板，合成新的互补链，最终形成 双螺旋结构。转录则是基因表达的关键步骤 ，它以DNA的一条链为模板，合成相应的 RNA分子，RNA分子再指导蛋白质的合成 。
传染病等。
THANK YOU
感谢聆听
生物芯片是指将生物分子固定在芯片 表面，用于检测、分析生物样本的技 术。
生物传感器与生物芯片的发展需要不 断加强技术创新和产品研发，提高检 测精度和稳定性，降低成本，以更好 地满足市场需求。
06
结论与展望
总结课程重点
01
02
03
04
生命的化学基础
讲述了生命体系中重要的化学 元素和分子，如碳、氢、氧、 氮、磷等，以及水、蛋白质、 核酸、酶等关键分子的结构和 功能。
详细描述
光合作用是地球上生命存在的基础，它为生物界提供了食物和氧气。在光合作用中，植物吸收太阳光能，将二氧 化碳和水转化为葡萄糖，并释放氧气。这个过程需要光合色素和光合酶的参与，并分为光反应和暗反应两个阶段 。
呼吸作用
总结词
呼吸作用是细胞内有机物氧化分解并释放能量的过程。
详细描述
呼吸作用是生物体获取能量的主要方式。在呼吸作用中，细胞内的有机物在酶的作用下被氧化分解， 释放出能量供细胞代谢和维持生命活动所需。呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型，有氧呼吸 需要氧气参与，而无氧呼吸则不需要。
生物代谢与调控
解析了生物体内物质和能量转 化的过程，包括光合作用、呼 吸作用、糖酵解等代谢途径， 以及酶的调控、基因表达的调 控等机制。
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16
● 了解生命分子 是了解生命本质的基础； 所以，在介绍细胞之前， 本章先介绍组成生物的分子。
17
————————普通生物学 • 第1 篇 细胞• 第2章 生命的化学基础
第二章 生命的化学基础
2.1 原子和分子 2.2 组成细胞的大分子
18
2.1 原子和分子
• 已知自然界中存在的元素有92种；
分级分离技术用于研究活的样本 细胞分级分离：
细胞破碎后将各种细胞器分开， 可分别研究它们的功能。
8
Differential centrifugation
9
10
• 分离活细胞的介质要求：
1）能产生密度梯度，且密度高时， 粘度不高；
2）PH中性或易调为中性； 3）浓度大时渗透压不大； 4）对细胞无毒。
为 生物大分子。
32
2.2.1 碳是组成细胞中各种大分子的基础
☆ 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 长短决定有机化合物 的基本性质。
33
☆ 生物体中主要有羟基 （－OH） 、羰基（－ CO） 、羧基（－COOH） 和氨基（－NH2）等功能基 团，这些基团几乎都是极性 基团。 ☆ 功能基团的极性使生物
电子得失——形成离子键。
电子对共用——形成共价键
生物大分子化学键的主要形式。
水：两个氢原子分别与氧共用一对电子，通过两个
共价键连接形成。 25
2.1.3 水是细胞中不可缺失的物质 地球上的生命起源于水，水是生命的
介质，陆生生物体内细胞也生活在水环 境中。
细胞中水含量占 70%－80%
26
● 水的特性
分子具有亲水性，有利于
这些化合物稳定存在于含有 大量水分子的细胞中。
34
2.2.2 细胞利用少数种类的小分子合成 多种大分子
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
☆ 多聚体：由相同或相似的小分子组成的长链。 ☆ 单体：组成多聚体的小分子称为单体。
质子
原子 电子
中子
原子序数：每一种原子中质子的数
目称为该原子的原子序数，是该原子 所特有。
同位素：质子数和电子数相同，中
子数不同的原子称为同位素。
24
2.1.2 化合物由元素组成
☆ 电子决定原子的化学性质；最外层的电子 数决定原子的化学特性。
☆ 原子之间怎样发生反应形成化合物？ 电子的共用和得失——形成化学键。
① 水是极性分子； ② 分子之间形成氢键； ③ 水有较强的内聚力和
表面张力。
27
● 水的特性
④ 水分子之间的氢键使水能缓和温度的变化 细胞的温度和代谢速率保持稳定; 动、植物维持相对恒定的体温。
⑤ 冰比水密度低
有利于水生生物的生存。
28
● 水的特性
⑥ 水是极好的溶剂。
水是生命所需物质的
良好溶剂，也是生命系 统中各种化学反应的理 想介质。
关键问题都要到细胞中去寻找答案”
13
第二章 生命的化学基础 第三章 细胞结构与细胞通讯 第四章 细胞代谢 第五章 细胞的分裂和分化
14
生物界是一个多层次的组构系统：
● 生物分子与生命现象 ◆各种生物分子 → 特有方式组合 → （细胞）生命现象； ◆任何生物分子 即使核酸、蛋白质等关键性大分子， 离开生物体就没有生命现象；
11
生命体是多层次、非线性、 高度动态的耗散性结构体系，而
细胞是生命体结构与功能的基本
单位，有了细胞才有完整的生命 活动。
12
细胞是生命活动的枢纽层次，
细胞的研究既是生命科学的出发点， 又是生命科学微观和宏观研究的汇聚 点，因此 是当前生命科学中发展最 快的领域之一。
1925年Wilson就提出 “一切生命的
占体重的百分数/％ 65.0 18.5 9.5 3.3 1.5
P
磷
1.0
K
钾
0.4
S
硫
0.3
Na
钠
0.2
Cl
氯
0.2
Mg
镁
0.1
微量元素：硼(B)，铬(Cr)，钴(Co)，铜(Cu)，氟(F)，碘(I)，铁(Fe)，锰(Mn),
(少于0.01％) 钼(Mo)，硒(Se)，硅(Si)，锡(Sn)，钒(V)，锌(Zn)
• 除He，Ne，Ar，Kr，Xe，Fr，At，Ac， Pa，Tc外，其他元素在人体中都曾被发 现；
• 人体中的元素按其在人体所占质量的比
例是否大于0.01%分常量元素和微量 元素。
19
2.1.1 人的生命需要25种元素
20
表 2-1 人体中存在的元素
符号 O C H N Ca
元素 氧 碳 氢 氮 钙
★ 一切植物、动物都由细胞组成， 细胞是一切动植物的基本单位。
施万提出 “细胞学说”
4
电子显微镜：加速的电子束代替可见光，
分辨力提高至0.2nm，进一步揭示了细胞 的微观领域。
种类：透射电镜（TEM）——内部结构
扫描电镜（SEM）——表面结构 电镜样本需经过加工，不能观察活的样本。—————————————————普通生物学 • 第一篇 • 细胞
第一篇
细胞
1
人肉眼分辨力为0.1mm； 细胞直径一般小于0.1mm； 光学显微镜：0.2um
胡克（Robert Hook，英国） 及其发明的显 微镜
列文虎克（A. van Leeuwenhoek 荷兰）的显微镜
3
19世纪30年代，德国 施莱登、施万提出：
29
⑦ 水能够电离。
水分子可以电离成氢离子（H+）和羟离子(OH-)。
水解反应 脱水合成反应 生物体内H+ 和OH-必须处于平衡状态。溶 液中H+、 OH-的多少决定了溶液的酸碱性。 大多活细胞的pH近于7，细胞中pH的微小 变化对细胞都有害。
30
2.1.4 化学反应使原子重组
• 新陈代谢包括无数的化学反应，使生物体 内的众多物质千变万化。
• 原子化合成分子和简单分子形成复杂分子 时，出现新的性质。
• 生物体内通过化学键的破坏与形成发生各 式各样的重要反应。
31
2.2 组成细胞的生物大分子
• 细胞都由水、蛋白质、糖类、脂质、核 酸、盐类和各种微量的有机化合物组成。
• 糖类、蛋白质、核酸和脂质在生命现 象中起重要作用，分子极其巨大，被称
21
• 25种元素中常量元素 11种，其中C、 H 、 O、 N、 P、S、Ca，占 99.35%；
• C、H、O、N 占 96.3%
• 微量元素有14种，人体必需，只是需要量 极少，但作用很大。
• 举例：碘（I）
22
碘缺乏症
甲状腺肿 呆小症
23
☆ 元素由原子组成，原子是物质的最小 单位，半径 (2-3)×10-8cm
● 了解生命分子 是了解生命本质的基础； 所以，在介绍细胞之前， 本章先介绍组成生物的分子。
17
————————普通生物学 • 第1 篇 细胞• 第2章 生命的化学基础
第二章 生命的化学基础
2.1 原子和分子 2.2 组成细胞的大分子
18
2.1 原子和分子
• 已知自然界中存在的元素有92种；
分级分离技术用于研究活的样本 细胞分级分离：
细胞破碎后将各种细胞器分开， 可分别研究它们的功能。
8
Differential centrifugation
9
10
• 分离活细胞的介质要求：
1）能产生密度梯度，且密度高时， 粘度不高；
2）PH中性或易调为中性； 3）浓度大时渗透压不大； 4）对细胞无毒。
为 生物大分子。
32
2.2.1 碳是组成细胞中各种大分子的基础
☆ 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 长短决定有机化合物 的基本性质。
33
☆ 生物体中主要有羟基 （－OH） 、羰基（－ CO） 、羧基（－COOH） 和氨基（－NH2）等功能基 团，这些基团几乎都是极性 基团。 ☆ 功能基团的极性使生物
电子得失——形成离子键。
电子对共用——形成共价键
生物大分子化学键的主要形式。
水：两个氢原子分别与氧共用一对电子，通过两个
共价键连接形成。 25
2.1.3 水是细胞中不可缺失的物质 地球上的生命起源于水，水是生命的
介质，陆生生物体内细胞也生活在水环 境中。
细胞中水含量占 70%－80%
26
● 水的特性
分子具有亲水性，有利于
这些化合物稳定存在于含有 大量水分子的细胞中。
34
2.2.2 细胞利用少数种类的小分子合成 多种大分子
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
☆ 多聚体：由相同或相似的小分子组成的长链。 ☆ 单体：组成多聚体的小分子称为单体。
质子
原子 电子
中子
原子序数：每一种原子中质子的数
目称为该原子的原子序数，是该原子 所特有。
同位素：质子数和电子数相同，中
子数不同的原子称为同位素。
24
2.1.2 化合物由元素组成
☆ 电子决定原子的化学性质；最外层的电子 数决定原子的化学特性。
☆ 原子之间怎样发生反应形成化合物？ 电子的共用和得失——形成化学键。
① 水是极性分子； ② 分子之间形成氢键； ③ 水有较强的内聚力和
表面张力。
27
● 水的特性
④ 水分子之间的氢键使水能缓和温度的变化 细胞的温度和代谢速率保持稳定; 动、植物维持相对恒定的体温。
⑤ 冰比水密度低
有利于水生生物的生存。
28
● 水的特性
⑥ 水是极好的溶剂。
水是生命所需物质的
良好溶剂，也是生命系 统中各种化学反应的理 想介质。
关键问题都要到细胞中去寻找答案”
13
第二章 生命的化学基础 第三章 细胞结构与细胞通讯 第四章 细胞代谢 第五章 细胞的分裂和分化
14
生物界是一个多层次的组构系统：
● 生物分子与生命现象 ◆各种生物分子 → 特有方式组合 → （细胞）生命现象； ◆任何生物分子 即使核酸、蛋白质等关键性大分子， 离开生物体就没有生命现象；
11
生命体是多层次、非线性、 高度动态的耗散性结构体系，而
细胞是生命体结构与功能的基本
单位，有了细胞才有完整的生命 活动。
12
细胞是生命活动的枢纽层次，
细胞的研究既是生命科学的出发点， 又是生命科学微观和宏观研究的汇聚 点，因此 是当前生命科学中发展最 快的领域之一。
1925年Wilson就提出 “一切生命的
占体重的百分数/％ 65.0 18.5 9.5 3.3 1.5
P
磷
1.0
K
钾
0.4
S
硫
0.3
Na
钠
0.2
Cl
氯
0.2
Mg
镁
0.1
微量元素：硼(B)，铬(Cr)，钴(Co)，铜(Cu)，氟(F)，碘(I)，铁(Fe)，锰(Mn),
(少于0.01％) 钼(Mo)，硒(Se)，硅(Si)，锡(Sn)，钒(V)，锌(Zn)
• 除He，Ne，Ar，Kr，Xe，Fr，At，Ac， Pa，Tc外，其他元素在人体中都曾被发 现；
• 人体中的元素按其在人体所占质量的比
例是否大于0.01%分常量元素和微量 元素。
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2.1.1 人的生命需要25种元素
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表 2-1 人体中存在的元素
符号 O C H N Ca
元素 氧 碳 氢 氮 钙
★ 一切植物、动物都由细胞组成， 细胞是一切动植物的基本单位。
施万提出 “细胞学说”
4
电子显微镜：加速的电子束代替可见光，
分辨力提高至0.2nm，进一步揭示了细胞 的微观领域。
种类：透射电镜（TEM）——内部结构
扫描电镜（SEM）——表面结构 电镜样本需经过加工，不能观察活的样本。—————————————————普通生物学 • 第一篇 • 细胞
第一篇
细胞
1
人肉眼分辨力为0.1mm； 细胞直径一般小于0.1mm； 光学显微镜：0.2um
胡克（Robert Hook，英国） 及其发明的显 微镜
列文虎克（A. van Leeuwenhoek 荷兰）的显微镜
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19世纪30年代，德国 施莱登、施万提出：
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⑦ 水能够电离。
水分子可以电离成氢离子（H+）和羟离子(OH-)。
水解反应 脱水合成反应 生物体内H+ 和OH-必须处于平衡状态。溶 液中H+、 OH-的多少决定了溶液的酸碱性。 大多活细胞的pH近于7，细胞中pH的微小 变化对细胞都有害。
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2.1.4 化学反应使原子重组
• 新陈代谢包括无数的化学反应，使生物体 内的众多物质千变万化。
• 原子化合成分子和简单分子形成复杂分子 时，出现新的性质。
• 生物体内通过化学键的破坏与形成发生各 式各样的重要反应。
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2.2 组成细胞的生物大分子
• 细胞都由水、蛋白质、糖类、脂质、核 酸、盐类和各种微量的有机化合物组成。
• 糖类、蛋白质、核酸和脂质在生命现 象中起重要作用，分子极其巨大，被称
21
• 25种元素中常量元素 11种，其中C、 H 、 O、 N、 P、S、Ca，占 99.35%；
• C、H、O、N 占 96.3%
• 微量元素有14种，人体必需，只是需要量 极少，但作用很大。
• 举例：碘（I）
22
碘缺乏症
甲状腺肿 呆小症
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☆ 元素由原子组成，原子是物质的最小 单位，半径 (2-3)×10-8cm