生命的化学基础
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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。
生命的化学基础1.元素:元素是具有相同核电荷数的一类原子的总称。
原子是化学变化中的最小粒子。
2.3种基本粒子:质子、电子和中子。
3.氢原子是最简单的原子,只由一个质子和一个电子组成。
质子就是氢的原子核,核外有一个电子沿着一定轨道运动,运动的速度约等于光速。
4.同位素:质子数和电子数都相同,但中子数不同的原子成为同位素。
5.同位素示踪法:放射性极易用照相底片或计数器检测出来,所以可以利用放射性同位素显示某种原子在生物体内的来踪去迹。
放射性同位素也可用于疾病的诊断。
这种诊断所用的放射性化合物量极少,所用的放射性同位素又是极易衰变的,所以对人体无害。
但大量的放射性同位素对人体可能造成灾害。
6.25种人体必需的元素:大量元素:氧、碳、氢、氮、钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁。
微量元素:硼、铬、钴、铜、氟、碘、铁、锰、钼、硒、硅、锡、矾、锌。
7.原子的各种基本粒子中,决定其化学性质的是电子。
电子所带的能量多少不等,距离原子核越远,电子所带的能量越多。
8.最外层中的电子数决定着原子的化学特性。
9.生物体内最主要的化学元素:氢、碳、氮和氧。
10.离子键:两个电荷相反的离子彼此吸引,形成离子键。
所形成的化合物是电中性的。
11.共价键:是由两个原子间共用一对或多对电子而形成的。
12.水的特性:水是极性分子,水分子之间会形成氢键,液态水的水分子具有内聚力,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,谁能够电离。
13.原子和分子的化学性质就是指它们会发生什么化学变化。
而原子的化学性质则决定于其中各种基本粒子的状况,特别是电子的树木和排布。
14.化学反应的实质:破坏的已有的化学键,形成新的化学键。
15.碳原子的特性:能够形成非常大的各种各样的分子。
16.烃:仅由碳和氢两种元素组成,成为烃或碳氢化合物。
17.异构体:分子式相同,但结构不同,称为异构体。
18.碳骨架是许许多多种有机化合物的基础。
19.功能团:除去碳原子和氢原子外,有机化合物还可以有别的原子,其中最常见的是氧和氮。