第二章生物的化学组成

第二章生物的化学组成第1页，共35页，2023年，2月20日，星期三2.1原子和分子——生命的化学基础生物具有多样性，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、N4种元素占96%。

生物体的主要元素第2页，共35页，2023年，2月20日，星期三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？

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抗体分子第3页，共35页，2023年，2月20日，星期三1、由结构比较简单的小分子结构单元分子所组成。生物大分子基本特征基本生物分子肽核苷酸多聚糖磷脂酸氨基酸含N碱核糖葡萄糖脂肪酸甘油胆碱蛋白质核酸多糖脂类4种生物大分子生命体第4页，共35页，2023年，2月20日，星期三2、构成生物大分子的结构单元分子大多数都是手性分子。例如，构成蛋白质的氨基酸都是L－型，构成多糖的葡萄糖都是D－型。生物大分子基本特征第5页，共35页，2023年，2月20日，星期三3、具有非常复杂的结构。生物大分子由结构单元-生物小分子按不同的排列，通过各种作用，构成的生物大分子，具有复杂的立体结构，例如盘绕成螺旋形，折叠成片层状。有的以线状存在，而有的则形成球状等。也决定了大分子的结构的多种多样，功能的千差万别。生物大分子基本特征第6页，共35页，2023年，2月20日，星期三

DNA半保留复制亲本DNA复制的子链生物化学发展的里程碑：双螺旋模型的提出揭开了遗传信息传递的秘密DNA双螺旋模型的提出第7页，共35页，2023年，2月20日，星期三糖分子含C、H、O3种元素，通常3者的比例为1:2:1，一般化学通式为(CH2O)n

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2.2糖类化合物第8页，共35页，2023年，2月20日，星期三重要的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖等糖原乳糖蔗糖

单糖

第9页，共35页，2023年，2月20日，星期三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第10页，共35页，2023年，2月20日，星期三重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等

二糖

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第11页，共35页，2023年，2月20日，星期三重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素等

多糖

第12页，共35页，2023年，2月20日，星期三相关话题：血型抗原

人们所熟悉的O、A、B和AB血型的区别在于血型抗原的不同，即与红细胞膜蛋白连接的O-联聚糖的不同。A、B血型抗原中，除了具有与O型同样的聚糖成分外，A型多出一个GalNAc(N-乙酰半乳糖胺)，而B型多一个Gal。第13页，共35页，2023年，2月20日，星期三从图中可以看出，ABO血型抗原含有相同的聚糖成分，主要区别在于：A型抗原在Gal的3位连接了一个GalNAc，而B型抗原连接了一个Gal。不用说，AB型抗原包括了A型抗原和B型抗原。在具有A型抗原的个体，其血液中含有抗B抗体；而具有B型抗原的个体的血液中含有抗A抗体；同时含有A抗原和B抗原的AB型个体的血液中，既没有抗A抗体，也没有抗B抗体；但O型个体，虽然不携带A抗原，也不携带B抗原，但其血液中含有抗A抗体和抗B抗体。第14页，共35页，2023年，2月20日，星期三因此，如果将A型血输给B型个体，那么A型血红细胞就会与B型个体血液中的抗A抗体发生抗原-抗体反应，导致输入的红细胞凝集，导致致死性血管堵塞。O、A、B、AB血型之间的输血关系血型血清中所含抗体可安全接受的血型可安全供给的受体O抗A抗体、抗B抗体OA，B，ABOA抗B抗体O，AA，ABB抗A抗体O，BB，ABAB没有O，A，B，ABAB第15页，共35页，2023年，2月20日，星期三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、O3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2.3脂类(lipids)化合物第16页，共35页，2023年，2月20日，星期三

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。第17页，共35页，2023年，2月20日，星期三又称磷酸甘油脂，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

磷脂第18页，共35页，2023年，2月20日，星期三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，因此总有点弯折第19页，共35页，2023年，2月20日，星期三

类固醇如胆固醇等脂类也是细胞膜的重要成分

类固醇第20页，共35页，2023年，2月20日，星期三高血脂症、冠心病、高血压、糖尿病、肥胖症、脂肪肝。。。。食用过多脂肪所容易引发的疾病：第21页，共35页，2023年，2月20日，星期三

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2.4蛋白质

蛋白质的主要种类和功能第22页，共35页，2023年，2月20日，星期三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。

蛋白质是由20种氨基酸组成的生物大分子第23页，共35页，2023年，2月20日，星期三

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第24页，共35页，2023年，2月20日，星期三一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。第25页，共35页，2023年，2月20日，星期三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。蛋白质变性（构象发生变化）使得其特定的功能便立即丧失。

蛋白质结构与功能的关系第26页，共35页，2023年，2月20日，星期三

一级结构 二级结构主要有螺旋,折叠和转角结构类型三级结构四级结构

蛋白质的空间结构第27页，共35页，2023年，2月20日，星期三核酸贮存遗传信息，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。蛋白质的合成是以mRNA上的密码子的信息指导氨基酸单体合成多肽的过程。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。2.5核酸第28页，共35页，2023年，2月20日，星期三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。第29页，共35页，2023年，2月20日，星期三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。DNA和RNA区别？第30页，共35页，2023年，2月20日，星期三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脱氧核糖核酸或核糖核酸TTT第31页，共35页，2023年，2月20日，星期三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。DNA双螺旋结构第32页，共35页，2023年，2月20日，星期三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。第33页，共35页，2023年，2月20日，星期三DNA双螺旋结构的发现1951年Watson23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FranklinWilkins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，Watson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。第34页，共35页，2023年，2月20日，星期三蛋白质、核酸、脂类和多糖是组成生命的主要大分子，是由含有功能基团的相同或相近的单体脱水缩合而成。

糖类包括单糖、寡糖和多糖。糖是生物代谢反应的重要中间代谢物，是细胞重要的结构成分，可构成核酸和糖蛋白等重要生物大分子，糖类又是生命活动的主要能源。

脂类主要是由碳原子和氢原子通过共价键结合形成的非极性化合物，具有疏水性。中性脂肪和油都是由甘油和脂肪酸结合成的脂类。卵磷脂是生物膜