第二章 生命的物质基础

第二章生命的物质基础学习目标掌握遗传物质DNA和RNA的结构与功能熟悉蛋白质的分子结构和功能熟悉酶的概念和催化特性了解原生质的概念及原生质中水、无机盐、糖类、脂类等化合物的构成和功能原生质：决定生命的物质，即组成细胞的全

部生命物质。细胞的主要元素：原生质中化学元素有50多种，主要包括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

四种元素约占90%。

细胞的化学组成

无机化合物：水和无机盐。有机化合物：糖类、脂类、维生素、蛋白质、核酸。生物大分子：蛋白质、核酸由于分子量巨大，结构复杂，具有生物活性，故有此称。第一节无机化合物一、水1.在原生质中含量最高（60%~95%）；2.不同器官含水量不同：骨骼22%，肌肉76%，脑86%，眼玻璃体99%；3.水的含量随年龄、性别的不同而不同：水的含量随人年龄的增长而递减。4.原生质中两种存在形式：游离水（自由流动；绝大部分）、结合水（细胞结构成分）；5.生理功能：1）良好的溶剂（极性）2）参与细胞内各种代谢活动3）调节体温（水比热大；排汗）

4）润滑剂1.在原生质中含量约1%，多以离子形式存在。2.含量较高的阳离子：K+,Na+,Ca2+,Mg2+等；阴离子主要有：Cl-,SO42-,HCO3-,PO43-等；3.无机盐的主要功能：

1）参与构成某些蛋白质或酶；2）调节细胞内外的pH值；3）维持细胞的膜电位，如K+、Na+等离子；4）维持细胞内外的渗透压，如0.9%NaCl。二、无机盐第二节有机化合物一、糖类（C、H、O）1.又称碳水化合物，分子式缩写(CH2O)n2.根据糖的水解情况可分为单糖、双糖和多糖。3.单糖：不能被水解成更简单类型的糖（多羟基醛/酮）；常见的单糖有葡萄糖（血糖）、果糖、核糖（构成RNA）、脱氧核糖（构成DNA）等；4.双糖：由两分子单糖脱去一分子水缩合而成的糖；常见的双糖有蔗糖、乳糖、麦芽糖，多为储存的营养物质或代谢中间产物。5.多糖：由10个以上单糖脱水缩合而成的糖，分子量可达几万至几百万；主要包括淀粉（主食）、纤维素和糖原（肝糖原-血糖、肌糖原-肌肉运动；储能）。6.糖的主要功能：1）供能：人体所需能量50%~70%来自糖类；2）参与物质构成：参与细胞壁、细胞膜、核酸、免疫球蛋白构成。二、脂类1.脂类是脂肪、类脂和固醇类化合物的总称；2.脂类难溶于水，易溶于有机溶剂；3.元素构成主要为C,H,O三种，有些脂类还含有N,P等元素。二、脂类1）脂肪：由一分子甘油和三分子脂肪酸结合而成，是动植物细胞储存脂类的主要形式。2）类脂：甘油、脂肪酸、磷酸和含氮碱四部分组成；人体重要的类脂是磷脂类，主要有磷脂酰胆碱（卵磷脂）和磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）。3）固醇类化合物：主要包括胆固醇、胆汁酸、性激素、维生素D等；在维持细胞结构和正常代谢等方面起调节作用。磷脂分子：一端由甘油、磷酸和含氮碱组成，易于与水相溶，称为亲水端；另一端则由两条脂肪酸链构成，不溶于水，称为疏水端。磷脂是构成细胞膜及细胞内各种膜结构的主要组成成分。三、维生素1.维生素（vitamin，vit）是机体维持正常功能所必需，但在人体内不能合成，必须由食物供给的一类小分子有机化合物。2.根据溶解性不同，可分为：脂溶性维生素（A、D、E、K）和水溶性维生素（B族、C）。3.维生素每日需要量很少，非供能物质，但在调节物质代谢和维持生理功能等方面发挥重要作用。三、维生素4.维生素缺乏症：

1）缺乏vitA引起夜盲症、干皮病等；

2）缺乏vitD，儿童导致佝偻病，成人引起软骨病；

3）缺乏vitB1可引起脚气病；

4）缺乏vitB2可引起口角炎、唇炎、眼睑炎、畏光等症。四、蛋白质蛋白质（protein）：1）组成元素主要为C、H、O、N、S；2）是生命的承担者；3）基本单位是氨基酸；4）人体蛋白质是由20种氨基酸组成的。医学生物学（一）蛋白质的分子结构1.氨基酸在蛋白质分子中的连接方式

(1)肽键(peptidebond)是由一个氨基酸的

-羧基与另一个氨基酸的

-氨基脱水缩合而形成的化学键。(2)肽(peptide)1）肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。2）两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩合则形成三肽……+-HOH甘氨酰甘氨酸肽键3）由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽，由更多的氨基酸相连形成的肽称多肽。4）肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为氨基酸残基(residue)。5）多肽链(polypeptidechain)是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。蛋白质的一级结构蛋白质的二级结构α螺旋蛋白质的三级结构蛋白质的四级结构（二）蛋白质的功能1.结构和支持作用：胶原蛋白、角蛋白、胞质中结构蛋白。2.催化作用：酶是具有生物催化活性的蛋白质。3.调节作用：体内有些激素属于蛋白质，如胰岛素、生长素。4.运输作用：血液中运送O2与CO2的血红蛋白和运送脂质的脂蛋白；控制离子进出的离子泵等；5.防御作用：免疫球蛋白、抗体、金属硫蛋白等6.运动功能：肌肉收缩、细胞分裂、细胞运动都与蛋白质有关。如肌纤维中的肌球蛋白等；7.贮存蛋白：贮存氨基酸和离子等，如酪蛋白、卵清蛋白、载铁蛋白等；8.信号蛋白：接受与传递信号，如受体蛋白等；五、酶酶：一类由活细胞产生的，对其底物具有高度特异性和高效催化作用的蛋白质。酶具有极高的催化效率(最适条件）酶具有高度专一性酶具有高度不稳定性酶的活性可以调控酶的特性五、酶酶：一类由活细胞产生的，对其底物具有高度特异性和高效催化作用的蛋白质。蛋白质部分：酶蛋白辅助因子

金属离子小分子有机化合物结合酶（全酶）单纯酶：仅有氨基酸构成的一类酶。（决定反应特异性）（决定反应的种类）酶的分类（一）核酸的基本结构单位—核苷酸核酸核苷酸磷酸核苷戊糖碱基嘌呤碱----A、G嘧啶碱----C、U、TA

（腺嘌呤）、G

（鸟嘌呤）U

（尿嘧啶）、C

（胞嘧啶）、T

（胸腺嘧啶）六、核酸遗传信息的贮存者和携带者，控制蛋白质的合成，从而控制着生物体的生长、发育、繁殖、遗传与变异。（二）核酸的分类核酸DNARNA分布功能mRNAtRNArRNA分布功能5%，Pr合成的直接模板15%，活化与转运AA，识别密码80%，充当装配机，提供场所腺嘌呤脱氧核苷酸(dAMP)鸟嘌呤脱氧核苷酸(dGMP)胞嘧啶脱氧核苷酸(dCMP)胸腺嘧啶脱氧核苷酸(dTMP)腺嘌呤核苷酸(AMP)鸟嘌呤核苷酸(GMP)胞嘧啶核苷酸(CMP)尿嘧啶核苷酸(UMP)RNADNADNA和RNA的主要区别RNADNA组成成分磷酸磷酸戊糖核糖（R）脱氧核糖（dR）碱基AGCUAGCT三磷酸腺苷——ATP（三）核酸的结构与功能1.DNA的结构与功能(1)DNA的分子结构核苷酸之间以3’，5’-磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，即核酸。5´端NH2NNOPOHHOOOH3COOPHOOOH3COOHNH2NNNN3´端磷酸二酯键2nm大沟(2.2nm)小沟(1.2nm)3.4nmDNA是反向平行的互补双链结构，脱

氧核糖-磷酸骨架位于双链的外侧，碱基位于内侧，双链的碱基之间以氢键相结合。

（碱基互补配对形式：A

T；GC)2.DNA是右手螺旋结构，螺旋直径为2nm，螺距为3.4nm。碱基平面垂直螺

旋轴，相邻碱基平面距离为0.34n