第七章 化学与生命课件

第七章化学与生命

ChemistryandLife

生命体是由化学物质组成，生命体生理功能是通过一组化学反应的完成来实现。例如：生物体的生长，其化学本质是新化合物的合成与堆积；生命体内化学反应的完全终止就意味着个体的死亡。第七章化学与生命一.构成生命体的物质基础目前已知地球上的生物的大约200万种，组成她们的化学元素种类大体相同，大约27种，但含量差异较大。生命必需元素宏量元素：大约11种；微量元素：大约26种；1.生命体内的必需元素C是最基本的元素，C、H、O、N、P、S六种元素是组成原生质的主要元素，大约共占原生质总量的95％。第七章化学与生命2.组成生命体内的化合物生命体内化合物是种类

水：80-90%无机盐：1-1.5%

糖类和核酸：1-1.5%；脂类：1-2%

蛋白质：7-10%第七章化学与生命3.无机盐的作用细胞中含量较多的离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3＋、Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-（1）.构成体内化合物的重要组成成分Ca2+

是构成人体骨骼的主要成分；Mg2+是构成植物体内叶绿素的主要成分；Fe2+

是构成人体内血红蛋白的主要成分；PO43-

是构成生物体内磷脂、核苷酸、三磷酸腺苷的主要成分；第七章化学与生命（2）.维持生物体的生命活动如Ca2+：哺乳动物如果缺乏，则会出现肌肉抽搐；一定浓度的无机盐离子有利于维持细胞的渗透压和酸碱平衡；体内缓冲对可调节体液pH值平衡；如：H2CO3/HCO3和HPO42-/H2PO4-

是细胞内重要的两个缓冲对；第七章化学与生命二.糖类（碳水化合物）1.糖类定义糖类物质是含多羟基的醛类或多羟基酮类化合物，或者它们的缩聚物和衍生物。它主要由C，H和O三种元素组成，其分子式通常以Cn（H2O）m表示。俗称碳水化合物。但有的糖不符合碳水化合物的比例，例如：鼠李糖C5H12O5（甲基糖）；脱氧核糖C5H10O4。有些化合物的组成符合碳水化合物的比例，但不是糖。例如甲酸（CH2O）、乙酸（C2H4O2）、乳酸（C3H6O3）等。第七章化学与生命2.糖的分类按组成糖单位（水解产物）的多少分为四类：单糖类：不能水解为结构更简单的糖。寡糖类：它们一般是由2-10个单糖分子组成的。多糖类：它是由多个单糖分子缩合、失水而成。结合糖：是指糖与非糖物质的结合物。第七章化学与生命3.常见的糖类（1）单糖

具有一个自由的醛基或酮基、或两个以上羟基的糖类物质。根据它的含碳原子数多少，分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖和庚糖。根据它的是否含有醛基或酮基可分为醛糖和酮糖两种类型。第七章化学与生命醛糖谱系第七章化学与生命酮糖谱系第七章化学与生命（2）多糖它是由多个单糖分子缩合、失水而成。水解后产生单一形式的单糖的叫均一多糖。如淀粉、糖元和纤维素，水解后产生葡萄糖；菊粉水解后产生果糖。水解后产生多于一种形式的单糖或单糖衍生物的叫不均一多糖。如植物产物中的半纤维素和树胶，动物产物中的粘多糖（含透明质酸、硫酸软骨素和肝素）。第七章化学与生命淀粉与糖元的结构图示第七章化学与生命4.糖的主要功能生命活动的能量主要来源。生命体合成其它生物物质的原料。充当结构性物质（如纤维素）。参与细胞间的信息识别、传递等。参与神经活动的基本物质。第七章化学与生命决定人体血型糖蛋白末端差异O型：末端为Fuc；A型：在Fuc上接上GalNAc；B型：在Fuc上接上Gal；AB型为A型和B型末端之和。第七章化学与生命三.蛋白质、肽、氨基酸1.氨基酸氨基酸：是一类含有氨基的有机酸，分子量低。氨基酸种类很多，但生命体内存在的大约为20种。天然氨基酸主要是α-氨基酸，β-氨基酸极少，如β-丙氨酸存在于维生素泛酸（又名遍多酸）第七章化学与生命2.肽肽是由一个α-氨基酸的氨基与另一个α-氨基酸的羧基共价缩合，去掉一分子水而成。肽中仍然含有残留的氨基和羧基。缩合后的氨基酸称为氨基酸残基，她们之间通过肽键连接。第七章化学与生命3.蛋白质

从原则上说，生物的各种性状都是由基因决定的，但生命活动的真正执行者是蛋白质。（1）定义

蛋白质是指由许多相同或不同的氨基酸，按照一定的顺序，通过酰胺键（即肽键）缩合而成，具有较稳定的构象和一定生物功能的生物大分子。蛋白质元素组成：C、N、H、O、S、P等。第七章化学与生命（2）蛋白质的结构蛋白质的结构分为四级。一级结构：肽链中氨基酸的连接顺序。二级结构：肽链在空间的伸展方式；三级结构：肽链中所有原子空间的排布方式；四级结构：肽链（亚基）与肽链之间的结合方式；一级结构称为化学结构，其它称为高级结构。第七章化学与生命蛋白质的二级结构图示第七章化学与生命4.蛋白质的生物功能1.催化作用。大多数酶是蛋白质。2.某些蛋白质参与细胞结构建成。3.具有一定的调节功能。某些蛋白质是激素。4.在高等动物机体免疫机制中起作用。某些蛋白质是抗体。第七章化学与生命蛋白质的生物功能（续）5.参与机体的运动。收缩蛋白与细胞移动、肌肉收缩有关。6.参与体内物质的转运，氨基酸和能量的贮存等。7.其它功能。许多植物和昆虫为了防御所分泌的小分子蛋白质，它们对“敌人”是有毒。第七章化学与生命5.蛋白质的检验Kjeldahl法定N。用浓H2SO4+K2SO4（提高沸点）湿法燃烧分出NH3。Hg、HgO或HgSO4等催化，在沸点下分解。分解液用NaOH中和，用标准盐酸吸收放出的NH3，在用标准碱回滴过量的盐酸。适用于常量、微量和半微量。误差2%左右。第七章化学与生命四.核酸与遗传

核酸是一类多聚核苷酸，是一类重要的生物大分子，核酸的相关知识是研究遗传规律、生物技术等的必需基础。核酸根据含糖的种类分为：核糖核酸（RNA)

脱氧核糖核酸（DNA）第七章化学与生命1.核酸的组成组成核酸的分子片（单元）：核苷酸；核苷酸是由核苷和磷酸根组成；核苷是由核糖（即戊糖）和含氮碱基构成。核糖：D-核糖；2’-D-脱氧核糖。碱基：腺嘌呤、鸟嘌呤、胸限嘧啶、胞嘧啶（DNA中）、尿嘧啶（RNA中）第七章化学与生命2.核酸及核苷酸的主要生理功能a.DNA是遗传信息的储存者和传递者。b.核酸与蛋白质的合成有关。c.RNA是生物酶之一。某些核苷酸是酶的辅因子的结构成分。d.一些核苷酸是细胞通信的媒介（即第二信使）。f.核苷酸是生物体内进行生化反应能量交换的货币（如ATP）。第七章化学与生命3.DNA的结构

与蛋白质相似，DNA分子的结构也分为不同的层次。DNA的一级结构：分子内核苷酸的种类与连接顺序。DNA的二级结构：多聚核苷酸链内或链间通过氢键、碱基堆积等弱作用力折叠卷曲而成的构象。第七章化学与生命（1）DNA二级结构的理论模型1953年由Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构。其基本要点如下：a.两条反平行的核苷酸链构成右手螺旋结构，旋转形成大凹槽和小凹槽。b.两个相邻碱基的距离是3.4埃，每10个碱基构成完整的一段螺旋结构（一个周期）。螺距3.4nm，直径约2nm；c.互补的碱基通过特殊的氢键连接出现在螺旋结构的内部，碱基平面垂直于螺旋轴。磷酸根在链外；d.DNA分子内碱基配对为：A-T、G-C第七章化学与生命（2）DNA二级结构图示第七章化学与生命4.DNA与染色体染色体的主要化学成份是脱氧核糖核酸（DNA）和5种称为组蛋白的蛋白质。即DNA通过高级组装可以形成染色体。第七章化学与生命5.DNA的复制生物体的遗传特性是通过DNA的复制由亲代传递给子代。复制的过程机制为半保留。即双螺旋链打开，然后根据碱基配对原则形成一条互补链，从而形成新的DNA分子。新DNA分子中有一半直接来源于亲代。第七章化学与生命DNA半保留复制图示第七章化学与生命6.基因工程（geneengineering）即：在基因水平上，采用与工程设计类似的方法，按照人类需要进行设计、创造出具有某种新性状的生物品系，并能稳定地遗传给后代。基因工程的核心技术是DNA重组技术（recombinantDNAtechnology

）。DNA重组技术是一种改造生物基因技术。也称为基因克隆（geneclone）。第七章化学与生命（1）DNA重组技术的研究内容主要研究基因的分离、合成、切割、转移、重新组合与表达等。DNA重组技术的关键之一是：选择合适的：“手术刀”，即限制性核酸内切酶。其作用是在特定的位点切开DNA分子中的核苷酸链。第七章化学与生命（2）.DNA重组的基本步骤（a）选择合适的“手术刀”。和选择载体。（b）制备所需的具有某种遗传特性的DNA片段。即目标基因。（c）根据分子杂交原理，使他们在适当的条件下杂交形成重组