讲生命的化学基础和基本单位

讲生命的化学基础和基本单位1第一页，共七十一页，2022年，8月28日第一节

生命的元素组成生命的形式多种多样，生命的形态多变，但是化学成分是同一的。元素：无机界的C、H、O、N、P、S分子：蛋白质、核酸、脂、糖、维生素认识生命认识组成生命的物质OCHNPS其他人65%18%10%8%1.0%0.2%2.8%杆菌69%15%11%8%1.2%1.0%5.0%2第二页，共七十一页，2022年，8月28日1.1哪些元素参与生物体的组成？参与生物体组成的元素总共约二、三十种3第三页，共七十一页，2022年，8月28日常量元素微量元素4第四页，共七十一页，2022年，8月28日“反自然”现象（1）自然界：C、H、O总和<1%

生物体：C、H、O、N总和>96%（2）地球表面元素的丰度最高的是O、Si、Al、Fe、Ca

在生物体内，C最高，O第3位，Ca第5，而Fe、Al和Si极微量生命体与普通物质不同！5第五页，共七十一页，2022年，8月28日为什么是C、H、N、O?H、O、N、C分别共用1，2，3，4个电子对，是可获得稳定构型的最小原子。O、N、C能形成多种化学价，如：H2O2（-1），O2（0），H2O（-2）O是次于F、Cl的第三个跟原子最有亲和力的原子。6第六页，共七十一页，2022年，8月28日1.2如何判定一种元素的营养学意义？判定方法:（1）让实验动物摄入缺少某一种元素的膳食，观察是否出现特有的病症（2）向膳食中添加该元素后，实验动物的上述特有病症是否消失（3）进一步阐明该元素在身体中起作用的代谢机理7第七页，共七十一页，2022年，8月28日1925年，Cu：发生冠心病的主要原因，与酶的活性有关。1931年，Mg、Mn、Mo：与酶的活性有关。1934年，Zn：在青少年的发育生长，癌症等的发病和防治起有作用。1935年，Co：与酶的活性有关。1957年，Se：缺硒产生克山病，与肝功能，冠心病发病和防治有关。对人体必需微量元素的认识较晚8第八页，共七十一页，2022年，8月28日其它微量元素Fe：与氧的运送和酶的活性有关，缺少时引起缺铁性贫血。I：缺碘产生地方性甲状腺肿，幼儿发生呆小症。F：与牙齿健康有关，缺氟产生龋齿，过多则斑齿和氟中毒。Ni：过低会引起急性白血病。Sn：影响骨钙化速度。9第九页，共七十一页，2022年，8月28日1.3例子

例一、钙人每天需要摄入多少钙？从粪、尿、汗中排出320-450mg

吸收率约40%320×100/40=800mg10第十页，共七十一页，2022年，8月28日人体每天需要补充多少钙？人群钙的数量（mg）成人800婴儿（10个月）400幼儿（<3岁）600少年（<10岁）800青年（12-18岁）1000老年1200孕妇/哺乳150011第十一页，共七十一页，2022年，8月28日钙几乎参加每一种生理代谢过程Ca在人体中的含量为1.2kg/70kg（2%），骨骼及牙齿99%，血浆中10克。需要Ca参与的生理过程： 肌肉：肌肉收缩；免疫：白细胞吞噬功能 循环：微循环改善；内分泌：激素分泌 骨骼：骨骼形成；神经：应激性12第十二页，共七十一页，2022年，8月28日缺钙引起的疾病婴、幼、少儿------佝偻病 老年人------骨质疏松症例如：上海地区骨质疏松症患者 男20.1%；女48.1%， 其中60岁以上，男24.9%；女75.5%13第十三页，共七十一页，2022年，8月28日高血压（还带来别的效应）缺钙反常钙内流血管

内壁细胞平滑肌细胞

中钙反常积储

血管内皮细胞钙化，损伤胆固醇，脂类沉积。细胞因子分泌血小板，血细胞粘附平滑肌细胞，或纤维细胞增生导致动脉硬化血管外周阻力增大高血压

血管收缩14第十四页，共七十一页，2022年，8月28日肾结石——肾结石中主要成分是草酸钙，但是限制钙摄入恰恰会使肾结石加重。草酸钙：草酸来自蔬菜，食物中钙可使草酸在肠道中结成草酸钙，从粪便中排出缺钙反常钙内流，损伤肾细胞

肾脏对钙回收功能受损

高钙尿液与尿中草酸结合形成结石尿钙排出增多15第十五页，共七十一页，2022年，8月28日影响钙吸收的因素

维生素D促小肠吸收钙促骨骼释放钙促肾细胞回收钙降血钙素抑骨骼释放钙抑肾细胞回收钙甲状旁腺素促小肠吸收钙促骨骼释放钙促肾细胞回收钙16第十六页，共七十一页，2022年，8月28日例二锌17第十七页，共七十一页，2022年，8月28日羧基肽酶醇脱氢酶18第十八页，共七十一页，2022年，8月28日例三铬19第十九页，共七十一页，2022年，8月28日20第二十页，共七十一页，2022年，8月28日例四硒21第二十一页，共七十一页，2022年，8月28日第二节构成生命的基本元件

—从生物小分子到生物大分子2.1生物小分子与生物大分子的关系2.2生物小分子简介2.3生物大分子的形成2.4生物大分子的高级结构22第二十二页，共七十一页，2022年，8月28日不同类型的细胞，分子组成大致相同，但是这些物质的相对含量相差很大。23第二十三页，共七十一页，2022年，8月28日2.1

生物小分子和生物大分子的关系（由小分子到大分子）

小分子

单糖氨基酸 核苷酸脂类

大分子

多糖蛋白质核酸复合大分子

糖蛋白糖脂脂蛋白24第二十四页，共七十一页，2022年，8月28日合成大分子（聚合）大分子分解（水解）25第二十五页，共七十一页，2022年，8月28日2.2生物小分子简介（1）水

水占生物体的60％以上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水对生物体非常重要26第二十六页，共七十一页，2022年，8月28日水影响生命活动的例子：肺泡在水环境中保证O2

和CO2

的交换水分子间氢键造成水的表面张力，可使肺泡瘪塌。肺泡中存在一种表面活性蛋白破坏水的表面张力，使肺泡胀开。27第二十七页，共七十一页，2022年，8月28日（2）氨基酸氨基酸具有α碳α碳上同时连有一个氨基和羧基大多数构成蛋白质的氨基酸具有光学异构体，均为L型

28第二十八页，共七十一页，2022年，8月28日各种氨基酸的区别在侧链基团—R29第二十九页，共七十一页，2022年，8月28日氨基酸名称英文缩写简写氨基酸名称英文缩写简写甘氨酸GlyG丝氨酸SerS丙氨酸AlaA苏氨酸ThrT缬氨酸ValV天冬酰胺AsnN异亮氨酸IleI谷酰胺GlnQ亮氨酸LeuL酪氨酸TyrY苯丙氨酸PheF组氨酸HisH脯氨酸ProP天冬氨酸AspD甲硫氨酸MetM谷氨酸GluE色氨酸TrpW赖氨酸LysK半胱氨酸CysC精氨酸ArgR参与蛋白合成的只有20种天然氨基酸30第三十页，共七十一页，2022年，8月28日氨基酸的功能（1）作为组建蛋白质的元件（2）有的氨基酸或其衍生物具有生物活性（代谢调节、信号传递等）31第三十一页，共七十一页，2022年，8月28日（3）单糖多羟基醛或多羟基酮称为糖。32第三十二页，共七十一页，2022年，8月28日葡萄糖结构式天然单糖大多数是D-型糖吡喃型C1上羟基位置不同出现α-，β-两种构型33第三十三页，共七十一页，2022年，8月28日吡喃型葡萄糖的立体构象34第三十四页，共七十一页，2022年，8月28日单糖的结构特点和生物功能结构特点A、有同分异构体B、天然单糖大多数是D-型糖C、在水溶液中五碳糖和六碳糖多成环状的吡喃型生物功能A、作为多糖的组成元件B、作为能量分子C、组成寡糖参与细胞信号传递35第三十五页，共七十一页，2022年，8月28日（4）核苷酸核苷酸分子由三个部分组成：碱基、五碳糖和磷酸碱基—糖之间是β—糖苷键；糖—磷酸之间是磷酸酯键

36第三十六页，共七十一页，2022年，8月28日碱基腺嘌呤A尿嘧啶U胞嘧啶C鸟嘌呤G胸腺嘧啶T37第三十七页，共七十一页，2022年，8月28日

DNA水解液中RNA水解液中腺脱氧核苷酸（dAMP）腺苷酸（AMP）鸟脱氧核苷酸（dGMP）鸟苷酸（GMP）胞脱氧核苷酸（dCMP）胞苷酸（CMP）胸腺脱氧核苷酸（dTMP）尿苷酸（UMP）另外还有一些重要的具有生物活性的核苷酸参加大分子核酸组成的只有8种核苷酸38第三十八页，共七十一页，2022年，8月28日

ATP参与能量代谢cAMP和cGMP参与细胞信号传递39第三十九页，共七十一页，2022年，8月28日（5）脂类脂类：生物体内不溶于水而溶于有机溶剂的各种小分子。脂类种类很多，分子结构相差较大

A、中性脂肪或油：甘油三脂

B、类脂：磷脂、鞘脂和固醇40第四十页，共七十一页，2022年，8月28日甘油三酯分子结构41第四十一页，共七十一页，2022年，8月28日磷脂分子结构42第四十二页，共七十一页，2022年，8月28日（1）

磷脂分子可以看成是一个极性头，两条非极性尾巴。（2）

鞘脂分子和磷脂不同。但总体看来，也可看成一个极性头，两条非极性尾巴。43第四十三页，共七十一页，2022年，8月28日磷脂和细胞膜44第四十四页，共七十一页，2022年，8月28日（1）固醇类的内核由4个环组成（2）一些人体重要维生素和激素是固醇（3）胆固醇是细胞的必要成份（4）血清中的胆固醇太多会促使形成动脉硬化和心脑血管疾病45第四十五页，共七十一页，2022年，8月28日（6）维生素维生素A（视黄醇）维生素C（抗坏血酸）维生素E维生素K（血凝维生素）46第四十六页，共七十一页，2022年，8月28日2.3生物大分子的形成

生物大分子主要有三大类：蛋白质核酸多糖它们都是由生物小分子单体通过特有的共价键联结而成。47第四十七页，共七十一页，2022年，8月28日（1）氨基酸通过肽键联成肽链根据肽链的长短可分为寡肽、多肽和蛋白质48第四十八页，共七十一页，2022年，8月28日肽链的两端具有不同结构和性质——氨基端和羧基端49第四十九页，共七十一页，2022年，8月28日（2）单糖通过糖苷键联成多糖链50第五十页，共七十一页，2022年，8月28日糖苷键不同导致多糖的立体结构差异51第五十一页，共七十一页，2022年，8月28日多糖链的两端具有不同结构和性质——还原端和非还原端52第五十二页，共七十一页，2022年，8月28日（3）核苷酸通过磷酸二酯键联成核酸53第五十三页，共七十一页，2022年，8月28日DNA

和RNA在组成成份上有差别DNA

RNA

脱氧核糖核糖有胸腺嘧啶有尿嘧啶无尿嘧啶无胸腺嘧啶54第五十四页，共七十一页，2022年，8月28日5‘--末端3‘--末端DNA具有方向性磷酸基糖基氢键碱基55第五十五页，共七十一页，2022年，8月28日2.4生物大分子的高级结构由生物小分子到生物大分子，分子增大，出现新的性质。其中最主要的特点是：生物大分子有独特的立体结构、空间构型和分子整体形状。56第五十六页，共七十一页，2022年，8月28日一级结构二级结构三级结构四级结构α－螺旋β－折叠

蛋白质的高级结构57第五十七页，共七十一页，2022年，8月28日（1）蛋白质的高级结构蛋白质的一级结构是指肽链中氨基酸的排列顺序58第五十八页，共七十一页，2022年，8月28日邻近几个氨基酸残基形成的一定的结构形状包括：

α—螺旋

β—折叠

β—转角 无规卷曲 无序结构蛋白质的二级结构59第五十九页，共七十一页，2022年，8月28日平行β

-折叠反平行β

-折叠α-螺旋60第六十页，共七十一页，2022年，8月28日蛋白质的三级结构整条肽链盘绕折叠形成一定的空间结构形状。如:纤维蛋白和球状蛋白。61第六十一页，共七十一页，2022年，8月28日蛋白质的四级结构四级结构是各条肽链之间的位置和结构，只存在于由两条肽链以上组成的蛋白质。62第六十二页，共七十一页，2022年，8月28日 1953年，Watson&Crick提出的模型

（2）核酸的高级结构63第六十三页，共七十一页，2022年，8月28日DNA双螺旋结构（1）两条反向平行的核苷酸链共同盘绕形成双螺旋，糖－磷酸－糖构成螺旋主链。（2）两条链的碱基都位于中间，碱基平面与螺旋轴垂直。（3）两条链对应碱基呈配对关系：A＝T；G≡C（4）螺旋直径2nm，螺距3.4nm，每一螺距中含10bp。DNA双螺旋可以看作是DNA的二级结构，DNA的三级结构的形成需要蛋白质帮助。64第