2生命的化学基础 PPT课件

蛋白质是由20种氨基酸组成的生物大分子
氨基酸结构的共同特点 在于，在与羧基相连的 碳原子（-碳原子）上 都有一个氨基，另一个 R基。
不同氨基 酸其R基各不 相同，R基的 结构决定了20 种氨基酸的特 殊性质
NH
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。
生命的基本化学组成
4.1 原子和分子——生命的化学基础
生物体的主要元素
生物具有多样性，但生物体的化学 组成基本相似
组成生物体的主要元素包括C、H、 O、N、，其中 C、H、O、N 4种元素占96%。
微量元素：铁、铜、锌、锰、钼、 钴、镍、镉、锡、硅、碘等。
DNA的碱基是 A、T、G、C， RNA的碱基是 A、U、G、C。
脱氧核糖核酸或核糖核酸
T
T
多个核糖核苷酸
以磷酸顺序相连
成长链的多核苷
酸分子，即成为
核酸的基本结构
T
DNA双螺旋结构
DNA分子是由两条脱氧 核糖核酸长链互以碱 基配对相连而成的螺 旋状双链分子； DNA 主要存在于细胞核内 的染色质中，线粒体 和叶绿体中也有，是 遗传信息的携带者。
▲ 组成脂类的基本单位：甘油和脂肪酸
一般常温下呈液态的称为油，这一类脂 肪酸的羟基多数为不饱和的，而呈固态或 者半固态的称为脂肪，其中脂肪酸的羟基 多数是饱和的。
中性脂肪(动物-fat)和油(植物-oil)
由甘油醇和脂肪 酸结合成的酯。
磷脂
• 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

渗透压平衡
总结词
渗透压平衡是生物体内维持水分平衡的重要 机制，对于维持正常的生理功能具有重要意 义。
详细描述
渗透压平衡是指生物体内水分的分布和流动 受到调节，以维持内环境的稳定。渗透压平 衡的调节主要通过肾脏来完成，通过调节尿 液的渗透压来维持水分平衡。渗透压平衡的 失调会导致一系列健康问题，如水肿、脱水 等。
代谢途径
代谢途径是生物体内一系列相互关联的酶促反应的组合，用于合成或分 解生物分子。例如，糖解途径、三羧酸循环和氧化磷酸化等。
03
能量转换
能量转换是生物体内的一种重要代谢过程，它通过一系列的酶促反应将
化学能转化为生物体可利用的能量形式，如ATP。
03
CATALOGUE
化学与生命的联系
生物分子的合成与分解
ห้องสมุดไป่ตู้碱平衡
总结词
酸碱平衡的失调会导致一系列健康问题，如代谢紊乱、心血管疾病等。
详细描述
酸碱平衡的失调会导致一系列健康问题，如代谢紊乱、心血管疾病等。例如，酸 中毒会导致呼吸急促、心率失常等症状，而碱中毒则可能导致肌肉无力、恶心呕 吐等症状。因此，保持酸碱平衡对于维护人体健康至关重要。
氧化还原平衡
总结词
化学反应
反应类型
反应机理
化学反应有多种类型，包括分解、化 合、置换和复分解等。
化学反应的详细步骤和中间产物的形 成过程称为反应机理，是理解和控制 化学反应的重要手段。
反应速率
化学反应的快慢称为反应速率，受到 温度、浓度、催化剂等多种因素的影 响。
02
CATALOGUE
生命的基础
细胞结构
细胞膜
细胞膜是细胞的外层结构，负责控制物质进出细胞。它由 磷脂双分子层和镶嵌其中的蛋白质组成，具有选择透过性 。

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

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；

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。

磷脂是细胞内各种膜结构的重要成分。
（三）蛋白质(protein)—生命活动的主要承担者 1、一般特性
• 蛋白质属于生物大分子，在细胞和生物体的生命过程中起着 十分重要的作用。
(1)有些蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质 如：膜蛋白、毛发中的角蛋白、肌肉中的胶原蛋白等
结构蛋白
(2)有些有催化作用，如： 酶 (3)有些有运输作用，如 ：载体、血红蛋白 (4)有些有调节作用，
– 蛋白质（proein） – 核酸（nucleic acid） – 多糖（polysaccharide） – 脂质（lipid）
（一）糖类（carbohydrate）
❖ 糖：多羟基醛或多羟基酮称为糖 ❖ 组成：糖类是细胞中重要的有机物，糖分子含C、
H、O三种元素。 ❖ 功能：糖提供生命活动所需的能源，而且是重要
的中间代谢物，用来合成重要的生物大分子，构 成细胞的结构成分。 ❖ 分类：糖类包括小分子的单糖、双糖、三糖，以 及由单糖构成的大分子的多糖。
1. 单糖（monosaccharide）
有两种形式存在：即醛糖和酮糖。重要的 单糖有：
丙糖 如甘油醛和二羟丙酮。 戊糖 核糖、脱氧核糖、核酮糖、木糖和阿拉 伯糖。 己糖 葡萄糖、果糖、半乳质，没有水就没有生命，这是因为水有 许多特性：
• 水是极性分子，分子之间形成氢键，因而水有较强的 内聚力和表面张力；
• 水分子之间的氢键使水能缓和温度的变化；
• 冰比水密度低；
• 水是良好的溶剂，是生命系统中各种化学反应的理想 介质；
• 水能够电离。
（二）无机盐
在细胞中一般以离子状态存在，对细胞的渗透压和pH 值起着重要的调节作用：
葡萄糖 （glucose）
葡萄糖是细 胞内主要的 单糖， 是最重要的 能源物质。

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（三）生物体的主要生物分子
不同的生物体，其分子组成 大体相同。
பைடு நூலகம்物体都是由蛋白质、核酸、 脂类、糖、无机盐和水组成。
哪一种分子含量最高？
蛋白质、核酸、脂类和多糖 是组成生物体最重要的生物 大分子，水是生物体内所占 比例最大的化学成分。
17
1、生命之源——水
生命起源于水； 物质的溶解、运输和利用需要水； 许多生化反应中水是底物或产物； 关节的润滑； 肺泡的生理功能； 毛细管作用——植物根系吸收水分。
定
9
1、生命元素的分类
按作用分
必需元素：生命过程的某一环节（一个或一组反应）需要该元素的参 与，即该元素存在于所有健康组织中；生物体具有主动摄入并调节其 体内分布和水平的元素；是体内的生物活性化合物的有关元素；缺乏 该元素时会引起生理生化变化，当补充后即能恢复
有益元素：没有这些元素时，生命尚可维持，但不能认为是健康的， 有钒(V)、铬(Cr3+)、镍(Ni)、硒(Se)、锡(Sn)、硅(Si)、氟 (F)、硼 (B)
自然界中C、H和N三种元素的总 和不到总元素的1%。
7
由于较重的元素已被压到行星熔融的核心之中，所以生命主要是由周期表中较轻的
元素所组成的。
8
在地球表面，硅的丰度146倍于碳， 为什么大自然选择碳而不是硅作为生 命的主要元素？
二氧化碳稳定 二氧化碳在水中溶解度大 碳原子形成-C-C-C-环和链的能力（C-C键比Si-Si键稳
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水的独特性质
水是唯一天然存在的无机液体； 水是以三种形态：固体、液体、气体存在于自然界的唯一化合物； 水具有特别高的比热，能作为一种热缓冲剂，减少环境温度波动对生物

Se
有抗衰老、抗癌等功效 对防止克山病（地方性心肌病）、大骨节病有效 摄入过多会造成中毒甚至死亡
大骨节病
发生于儿童，以关节软骨、骺软骨和骺软骨板变性坏死为基本病变 的地方性骨病。又称柳拐子病。
在我国，主要分布在东北至西藏的一个狭长高寒地带（阿坝州）。 病因至今不完全清楚。
脂类的生理功能
构成生物膜的骨架 主要能源物质 构成身体或器官保护层 是某些重要生物分子组分
习题
1、地球上含量最丰富的元素是什么？生物体中含量最丰 的元素是什么？
2、为什么要将糖的称呼由碳水化合物改为糖类？ 3、写出葡萄糖D型、L型，α、β的构型 4、胆固醇等在结构上与甘油三酯差别如此之大，为什么
组成单位：N-乙酰氨基葡萄糖 结构单元：甲壳二糖
几丁质的衍生物：
壳聚糖：几丁质脱去55% 以上的N-乙酰基
用途： 环保中处理吸收污水中重金属离子 制造人造皮肤治疗烧伤病人 具有降血脂、刺激免疫等保健功能
4、复合糖
由糖和非糖物质结合成的复合物。
糖+蛋白质 糖蛋白
糖+脂类
糖脂
C
H
6
C H 2O H
L-葡萄糖
半缩醛
O RC
＋ ROH
H
OR
R
CH
OH
有还原性
当链状式中单糖分子C-1醛基和C-5羟基形成半缩醛时， 形成六元环结构（氧环式结构）
1
CHO
H
2
C
OH
3
HO
C
H
4
H
C
OH
5
H
C
OH
6
C H 2O H
6
HO CH2

– 很强的结合能力、最好的极性溶剂，对于物质的运输、生命 中化学反应的进行,正常的新陈代谢具有重要意义；
– 水的比热为1cal/g,在温度改变时,热量的需求和释放较大， 使细胞的温度和代谢速率得以保持稳定,维持体温；
– 固态水比液态水的密度低，有利于水生生物的生存。
无机盐
离子种类
主要的阴离子有：Fe2+或
内环境稳定：PH值 – 生物生存3~8.5，各种生物、各种组织均有适宜的 PH范围，细胞中的离子有一定的缓冲能力。
有机物
糖(Carbohydrate) 脂类(Lipid) 蛋白质(Protein) 核酸(Nucleic 来源； 2. 与生物体的结构有关； 3. 储藏的养料； 4. 分子识别作用； 5. 具有润滑保护作用。
蛋白质的结构层次
1、一级结构 2、二级结构 3、三级结构 4、四级结构
蛋白质一级结构
肽键 肽链 氨基酸排列顺序等
二级结构
肽链的主链在空间的走向 α-螺旋 β-折叠
α-螺旋
β -折叠
平行β -折叠
反平行β -折叠
蛋白质的超二级结构
（i）—环—花样 （ii）发夹花样
—环—花样 （iii）希腊图案花样
组成：C:H:O=1:2:1
糖的分类
单糖- 构成各种糖分子的基本单位 寡糖- 由少数几个（2-10）单糖分子连
接 多糖 –大量单糖分子连接形成的糖 结合糖－糖脂、糖蛋白和蛋白多糖等
单糖分类
丙糖 丁糖 戊糖 己糖
重要的单糖
甘油醛
核糖
脱氧核糖
半缩醛羟基
葡萄糖
果糖
半乳糖
半缩醛羟基
寡 糖（oligosaccharides）
DNA A G C