《基础生命科学》生命的基本化学组成ppt课件

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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

《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；

生命的化学组成ppt课件 (2)

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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
18
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

生命的化学基础PPT课件

结构多糖——纤维素、几丁质
2019/9/23
8
2019/9/23
9
Glucose
Fructose果糖
2019/9/23
10
2019/9/23
11
2019/9/23
淀粉肝糖元纤维素几丁质
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4、脂类：结构物质、能量物质。
脂类包括：脂肪酸、中性脂肪、磷脂、糖脂、类固醇、蜡、类胡萝卜素等。疏水，难溶于水，而易溶于非极性有机溶剂。
有机大分子
2019/9/23
7
7
3、糖类通式是（CH2O）n
由碳、氢、氧三种元素组成，来自于光合作用，是人类食物中的主要供能者，可以在体内转变为脂肪。
单糖细胞主要的能源以及构成某些大分子物质的原料。五碳糖：核糖、脱氧核糖六碳糖：葡萄糖、果糖、半乳糖
双糖蔗糖、麦芽糖、乳糖寡糖（低聚糖）多糖营养储备多糖——淀粉、糖原
主要பைடு நூலகம்阴离子有Cl－、PO43－和HCO3－，其中磷酸根离子在细胞代谢活动中最为重要。
主要的阳离子有：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、 Fe3+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Mo2+。
非解离形式存在的无机成分：锌、碘
2019/9/23
5
阳离子种类在细胞中的作用
Fe2+或Fe3+ 血红蛋白、细胞色素、过氧化物酶和铁蛋白
必需氨基酸（EAA）
婴儿：10种EAA---- 赖、蛋、色、苯丙、亮、异亮、缬、苏、组、精氨酸
成年人：8种---不包含组氨酸和精氨酸
2019/9/23
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《生命的化学组成》PPT课件

2、酶的功能及作用特点
（1）酶的功能----催化生化反应（催化作用）（2）酶的特点----高效性、专一性和反应条件温和性
酶的专一性：是指一种酶只能催化一种化合物或一精类选p化pt 合物的化学反应。
比较过氧化氢酶和Fe3+催化效率（高效性）
精选ppt
探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解作用----专一性
精选ppt
甘油三酯分子结构
精选ppt
一些固醇类化合物可以作为兴奋剂使用, 但同时也会对运动员带来损害.
精选ppt
维生素
• 维生素的发现来源于医药实践和科学试验。
– 孙思邈指出用动物肝防治夜盲症，用谷皮汤防治脚气病。
– 1886年，荷兰医生艾克曼研究亚洲流行的脚气病，企图找到病菌，但未成功。
精选ppt
岩石圈的成分%
氧
47
硅
28
铝
7.9
铁
4.5
钙
3.5
钠
2.5
钾
2.5
镁
2.2
钛
0.46
氢
0.22
碳
0.19
所有其它 ﹤0.1
人体的成分%（鲜重）
氢
63
氧
25.5
碳
9.5
氮
1.4
钙
0.31
磷
0.22
氯
0.03
锌
0.06
硫
0.05
钠
0.03
镁
0.01
精所选p有pt 其它 ﹤0.1
生物界与非生物界的关系
精选ppt
C、两条链对应碱基呈配对关系 A＝T G≡C
D、螺旋直径 2nm，螺距 3.4nm，每一螺距中含 10 bp

基础生命科学：生命的基本化学组成

蛋白质代谢：生物体通过蛋白质代谢将蛋白质转化为能量和物质
核酸代谢：生物体通过核酸代谢将核酸转化为能量和物质
信息传递：细胞通过信号分子进行信息传递信号转导：细胞接收信号后通过信号转导途径将信号转化为生物效应信号分子：包括激素、神经递质、细胞因子等信号转导途径：包括受体酪氨酸激酶、G蛋白偶联受体、核受体等信号转导的调控：包括信号放大、信号整合、信号终止等信号转导与疾病的关系：信号转导异常可能导致疾病如癌症、糖尿病等
水：是生命的重要溶剂和介质
离子键：原子间通过离子交换形成的化学键
共价键：原子间通过共享电子对形成的化学键
化学键：原子间通过共用电子对形成的相互作用
范德华力：分子间通过瞬时偶极矩相互作用形成的作用
力
氢键：分子间通过氢原子与电负性原子形成的特殊作用
力
疏水作用：非极性分子间通过疏水作用形成的作用力
二糖包括蔗糖、麦芽糖和乳糖等
多糖包括淀粉、纤维素和糖原等
糖类在生命活动中具有重要作用如提供能量、构成细胞壁等
脂质是生物膜的主要成分包括磷脂、胆固醇等脂质在细胞信号传导、能量储存和代谢调节等方面发挥重要作用脂质与疾病的发生和发展密切相关如心血管疾病、糖尿病等脂质在生物技术、药物应、构成细胞结构、调节细胞活动等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
蛋白质由氨基酸组成氨基酸通过肽键连接形成多肽链多肽链再通过空间折叠形成蛋白质
蛋白质的合成和降解受到基因的调控是生命活动的重要环节
糖类是生命的基本化学组成之一
糖类包括单糖、二糖和多糖
单糖包括葡萄糖、果糖和半乳糖等
DN复制：DN双螺旋解开以每条链为模板合成新的DN分子遗传信息的传递：DN复制过程中遗传信息从亲代传递给子代 DN复制的机制：半保留复制保证遗传信息的准确性 DN复制的调控：通过酶、蛋白质等调控因子保证DN复制的精确性和效率

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生物体的主要生物分子
不同的生物体，其分子组成也大体相同
生物体都是由蛋白质、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
有机化合物的碳骨架和功能基团
在生命元素中，碳原子具有特别重要的作用，碳原子相互连接成链或成环，形成各种生物大分子的基本结构。
葡萄糖C6H12O6,蔗糖C12H22O11 脱氧核糖C5H10O4，乙酸C2H4O2
➢ 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
➢ 糖类包括小分子的单糖、寡糖和由单糖构成的大分子的多糖
单糖
• 重要的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、
脱氧核糖等
➢ 核苷酸的有机碱分为两类；一类是嘌呤，是双环分子；一类是嘧啶，是单环分子。
➢ 嘌呤包括腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G)2种 ➢ 嘧啶有胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)3种。
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
DNA双螺旋结构的发现
1951年 Watson 23岁丹麦的哥本哈根 Wilkins教授英国剑桥大学Cavendish实验室 Crick， 31岁伦敦大学King’s实验室女科学家Franklin Wilkins教授 Randall教授 DNA应该是双螺旋 A与T、 C与G巧妙连接符合X衍射数据 DNA的复制 1953年2月28日，Waterson 和Crick用金属线又制出了新的 DNA模型，他们为自然科学树立了一座闪闪发光的里程碑。
4.3 脂类(lipids)化合物
脂类的组成和功能
➢ 脂类是脂肪、磷脂、类固醇等类化合物的总称 ➢ 脂类分子也含C、H、O 3种元素，但H:O远大于2，
有些脂含P和N，各种脂类分子的结构可以差异很大 ➢ 脂类不溶于水，可溶于非极性溶剂。 ➢ 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
➢ 蛋白质变性（构象发生变化）使得其特定的功能便立即丧失。
蛋白质的空间结构
一级结构二级结构三级结构
四级结构
4.5 核酸
➢ 核酸贮存遗传信息，控制蛋白质的合成
➢ 核酸包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),都是由许多顺序排列的核苷酸组成的大分子。
➢ 贮存遗传信息的特殊DNA片段称为基因，它编码蛋白质的氨基酸序列，从而决定蛋白质的功能。通过蛋白质的作用，DNA实际上控制着细胞和生物体的生命过程
➢ DNA控制蛋白质的合成是通过RNA来实现的，即遗传信息由DNA转录到RNA，后者决定蛋白质的氨基酸序列
核苷酸
➢ 每一个核苷酸含有一个戊糖（核糖或脱氧核糖）分子、一个磷酸分子和一个含氮的有机碱（碱基）。
➢ 脱氧核糖或核糖上第一位碳原子与嘌呤或嘧啶结合，就成为脱氧核苷或核苷，第三位或第五位碳原子再与磷酸结合，就成为脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。
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。
RNA分子是单链的，RNA在细胞核内产生，然后进入细胞质，在蛋白质的合成中起重要作用。
类固醇
类固醇如胆固醇等脂类也是细胞膜的重要成分
4.4 蛋白质
蛋白质的主要种类和功能
• 结构蛋白 • 伸缩蛋白 • 贮存蛋白 • 保护蛋白 • 运输蛋白 • 激素蛋白 • 信号蛋白 • 酶和辅酶
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。
蛋白质结构与功能的关系
➢ 蛋白质的特定构象即蛋白质的三维空间结构和形态对于蛋白质的功能起决定性的作用。
脱水缩合反应与水解反应
由生物单体分子合成生物大分子多聚体往往涉及与功能基团相关的脱水反应，又称为脱水缩合反应。
使生物大分子多聚体分解为单体的分解反应往往需要有水分子参与，因此又称为水解反应。
水解反应是脱水缩合反应的逆反应
4.2 糖类化合物
➢ 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
碳骨架结构排列和长短决定了有机化合物的基本性质
生物大分子的基本性质还取决于与碳骨架相连接的功能基团
生物体中的有机化合物主要含有羟基、羰基、羧基和氨基等功能基团，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。
4 生命的基本化学组成
4.1 原子和分子——生命的化学基础 4.2 糖类化合物 4.3 脂类化合物 4.4 蛋白质 4.5 核酸
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、P、S、Ca等，以上7种元素约占生物体的 99.35%，其中C、H、O、N 4种元素占96%。
• 分子式相同而结构式不同的两种有机化合物称为
同分异构体
• 五碳糖和六碳糖等在水溶液中大多成环式结构
பைடு நூலகம்
二糖
• 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
多糖
• 重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等
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
• 卵磷脂是生物膜脂质双层的主要成分，磷酸胆碱一
端为极性的头，两个脂肪酸一端为非极性的尾，其中一个脂肪酸通常含不饱和双键，因此总有点弯折