生命的化学基础资料
合集下载
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。
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
生命的化学基础
高度的催化效能
通过降低所需的活化 能实现
高度专一性
一种酶只作用于一种 或一类化合物
高度不稳定性 饱和性 可调节性
酶活力的调节
变构调节
共价修饰：磷酸化与 去磷酸化；腺苷酸化 与去腺苷酸化。 酶调节蛋白
钙调蛋白
水解激活与激活后的 失活调节
可逆和不可逆抑制。 正反馈和负反馈调节。 酶的竞争性和非竞争性抑制
蛋白质的变构作用
即变构调节，通过蛋白质构象变化而实现 蛋白质功能的调节。
特点：
变构剂多为生物小分子，O2 、ATP、代谢中间产物。 变构剂常与蛋白质活性中心外的基团非共价键结合。
变构作用存在于血红蛋白 运氧、酶的调节等
可逆的。
蛋白质变性作用
变性作用概念：
在某些物理化学因素作用下，使蛋白质的空间 构象破坏，导致蛋白质若干理化性质，生物学性质 的改变，这种现象称为蛋白质的变性作用．
(三) 蛋白质（ protein)
自然界:>100亿种
人体:>10万种
蛋白质的结构
元素组成：含C,H,O,N,大多数蛋白质还含有S。 蛋白质的构件分子: 氨基酸
蛋白质分子的基本结构：肽键与肽
蛋白质分子的空间结构：四级结构
蛋白质的功能
氨基酸(amino acid)
氨基酸分子结构式：
概述：
引起变性的因素：
高温、紫外线、强酸、强碱、一定浓度的尿 素。
特点：
分子溶解度降低；生物功能丧失 改变蛋白质分子的次级键，一级结构无改变 一般不可逆。
疯牛病蛋白
感染性蛋白粒子 （Prion）
通过降低所需的活化 能实现
高度专一性
一种酶只作用于一种 或一类化合物
高度不稳定性 饱和性 可调节性
酶活力的调节
变构调节
共价修饰：磷酸化与 去磷酸化；腺苷酸化 与去腺苷酸化。 酶调节蛋白
钙调蛋白
水解激活与激活后的 失活调节
可逆和不可逆抑制。 正反馈和负反馈调节。 酶的竞争性和非竞争性抑制
蛋白质的变构作用
即变构调节，通过蛋白质构象变化而实现 蛋白质功能的调节。
特点：
变构剂多为生物小分子，O2 、ATP、代谢中间产物。 变构剂常与蛋白质活性中心外的基团非共价键结合。
变构作用存在于血红蛋白 运氧、酶的调节等
可逆的。
蛋白质变性作用
变性作用概念：
在某些物理化学因素作用下，使蛋白质的空间 构象破坏，导致蛋白质若干理化性质，生物学性质 的改变，这种现象称为蛋白质的变性作用．
(三) 蛋白质（ protein)
自然界:>100亿种
人体:>10万种
蛋白质的结构
元素组成：含C,H,O,N,大多数蛋白质还含有S。 蛋白质的构件分子: 氨基酸
蛋白质分子的基本结构：肽键与肽
蛋白质分子的空间结构：四级结构
蛋白质的功能
氨基酸(amino acid)
氨基酸分子结构式：
概述：
引起变性的因素：
高温、紫外线、强酸、强碱、一定浓度的尿 素。
特点：
分子溶解度降低；生物功能丧失 改变蛋白质分子的次级键，一级结构无改变 一般不可逆。
疯牛病蛋白
感染性蛋白粒子 （Prion）
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％。
生物化学生命基础的化学组成
生物化学生命基础的化学组成生物化学是研究生物系统中分子和化学反应的科学领域。
生物化学研究的核心是探索生命的基本单位细胞中的化学组成和相互作用。
生命的基础是细胞，而细胞的活动则是由不同种类的分子组成的。
本文将介绍生命体的化学组成以及其中的重要分子和反应。
1. 水是生命的基础生物体中最常见和最重要的分子是水。
水是一种极为重要的溶剂，几乎所有生物分子在水中溶解或者在水中进行反应。
此外，水还参与许多重要的生物过程，如代谢、运输和细胞结构的维持。
2. 碳水化合物碳水化合物是生物体中最常见的有机分子之一。
它们由碳、氧和氢原子组成，且它们的分子结构多样。
碳水化合物在能量供应、结构支持以及信息传递等方面起着重要的作用。
常见的碳水化合物包括单糖（如葡萄糖）、双糖（如蔗糖）和多糖（如淀粉和纤维素）。
3. 脂质脂质是生物体中的另一类重要分子。
它们通常不溶于水，但可以溶解于有机溶剂。
脂质在生物体中起到构建细胞膜、储存能量和传递信号等关键作用。
常见的脂质包括甘油三酯、磷脂和类固醇。
4. 蛋白质蛋白质是生物体中最重要的大分子之一，其由氨基酸组成。
蛋白质在生物体中扮演了许多关键角色，包括酶催化反应、结构支持、传递信号和运输分子等。
蛋白质的结构多样，其功能与结构密切相关。
5. 核酸核酸是生物体中存储和传递遗传信息的关键分子。
RNA和DNA是两种最重要的核酸。
RNA通过转录形成，参与蛋白质的合成和调控。
DNA则携带着生物体的遗传信息，并在细胞分裂时起到重要作用。
6. 微量元素的重要性生物体还需要一些微量元素来维持生命活动。
这些微量元素包括铁、镁、钾、钙等。
微量元素是许多生物分子的组成部分，同时也参与了多种酶的催化反应。
在生物化学中，以上提到的分子和反应只是冰山一角。
生命的化学组成非常复杂，有很多其他的重要分子和反应，这些化学组成是生物体能够存活和繁衍的基础。
了解生物化学对于理解生命的起源、发展以及疾病的发生机制都具有重要意义。
是生物学、化学和医学等科学领域的交叉学科。
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)。
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
- 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)。
20
2.1.1 人的生命需要25种元素
21
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
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 NhomakorabeaCl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),
• 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
为 生物大分子。
33
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。
34
☆ 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
6
冷冻蚀刻技术示意图
箭头 双层核膜； 三角 核孔复合体 Mi 线粒体
7
人类精8子
将电子显微术、电子衍射与计算机 图像处理相结合形成具有重要应用前景
的一门新技术——电镜三维重构技术，
适用于分析难以形成三维晶体的膜蛋白 以及病毒和蛋白质-核酸复合物等大的 复合体的三维结构。
9
二十世纪七十年代 Taylor K 和
细胞中水含量占 70%－80%
27
● 水的特性
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。
28
● 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。
29
● 水的特性
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
19
2.1 原子和分子
• 已知自然界中存在的元素有92种；
• 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。
(少于0.01％) 钼(Mo)，硒(Se)，硅(Si)，锡(Sn)，钒(V)，锌(Zn)
22
• 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）
● 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；
17
● 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， 先介绍组成生物的分子。
18
————————普通生物学 • 第1 篇 细胞• 第2章 生命的化学基础
Glaeser RM开创了低温电子显微镜技 术，样品不经固定、染色和干燥，直接
包被在约100nm厚的冰膜中，在电镜内160℃低温下成像。可以更真实地展示 生物大分子及其复合物表面和内部的空 间结构，且具有更高的分辨率。
10
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。
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。
30
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。
★ 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，
分辨率提高至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。
5
动物细胞的超微结构
31
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。
32
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。
☆ 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。
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。 26
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。
—————————————————————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：
11
Differential centrifugation
12
13
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。
14
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
15
生物界是一个多层次的组构系统：
23
碘缺乏症
甲状腺肿 呆小症
24
☆ 元素由原子组成，原子是物质的最小 单位，半径 (2-3)×10-8cm
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。
25
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。
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。
2.1.1 人的生命需要25种元素
21
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
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 NhomakorabeaCl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),
• 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
为 生物大分子。
33
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。
34
☆ 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
6
冷冻蚀刻技术示意图
箭头 双层核膜； 三角 核孔复合体 Mi 线粒体
7
人类精8子
将电子显微术、电子衍射与计算机 图像处理相结合形成具有重要应用前景
的一门新技术——电镜三维重构技术，
适用于分析难以形成三维晶体的膜蛋白 以及病毒和蛋白质-核酸复合物等大的 复合体的三维结构。
9
二十世纪七十年代 Taylor K 和
细胞中水含量占 70%－80%
27
● 水的特性
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。
28
● 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。
29
● 水的特性
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
19
2.1 原子和分子
• 已知自然界中存在的元素有92种；
• 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。
(少于0.01％) 钼(Mo)，硒(Se)，硅(Si)，锡(Sn)，钒(V)，锌(Zn)
22
• 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）
● 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；
17
● 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， 先介绍组成生物的分子。
18
————————普通生物学 • 第1 篇 细胞• 第2章 生命的化学基础
Glaeser RM开创了低温电子显微镜技 术，样品不经固定、染色和干燥，直接
包被在约100nm厚的冰膜中，在电镜内160℃低温下成像。可以更真实地展示 生物大分子及其复合物表面和内部的空 间结构，且具有更高的分辨率。
10
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。
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。
30
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。
★ 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，
分辨率提高至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。
5
动物细胞的超微结构
31
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。
32
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。
☆ 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。
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。 26
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。
—————————————————————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：
11
Differential centrifugation
12
13
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。
14
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
15
生物界是一个多层次的组构系统：
23
碘缺乏症
甲状腺肿 呆小症
24
☆ 元素由原子组成，原子是物质的最小 单位，半径 (2-3)×10-8cm
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。
25
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。
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。