《普通生物学第二章生命的化学基础ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《普通生物学第二章生命的化学基础ppt课件.ppt（96页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、课程内容,植物的形态与功能,动物的形态与功能,细胞,遗传与变异,生物进化,生物多样性的进化,生态学与动物行为,第二章 生命的化学基础,1 原子和分子2 组成细胞的生物大分子3 糖类4 脂质5 蛋白质6 核酸,一、生命需要约25种元素,2.1 原子和分子,基本元素：C，H，O，N，S，P，Ca 等占人体99.35%。,其它元素：Na，K，Fe，Mg，Mn，Zn，Cu，Cl，I等数量少，但作用大。如很多金属元素是酶的辅助因子。,偶然存在的元素：V、Mo、Li、F、Br、Si、As、Sn、等,“反自然”现象自然界：C、H、O 总和 96%,生命体与普通物质的不同,微量元素Fe 氧的运送和酶的活性有关
2、，缺少时，引起缺铁性贫血。Cu 发生冠心病的主要原因，与酶的活性有关。Zn 在青少年的发育生长，癌症等的发病和防治起有作用。Mo（钼）与酶的活性、食道癌的发病率和防治有关。I 缺碘产生地方性甲状腺肿，幼儿发生呆小症。图Co（钴）与酶的活性有关。青春期少女0.015mg/每日。V（钒）软体动物富有钒；鱼体含量较低。,Ni（镍）植物中1555ppm,人为0.1ppm；急性白血病.25g/ml,F（氟）与牙齿健康有关，缺氟产生龋齿；过多则斑齿和氟中毒。,Se（硒）缺硒产生克山病，与肝功能，冠心病发病和防治有关.,氟斑牙 牙釉质形成期摄入高氟引起的 表现为牙釉质白垩、着色或缺损改变 一旦形成，残留终生
3、,氟骨症,碘缺乏症,甲状腺肿 呆小症,大骨节病矮小畸形,韶关镉污染,痛痛病：发生在日本富山县神通川流域，是由于含镉废水污染农田而引起的公害病。患者全身疼痛，终日喊疼不止，故名痛痛病。病因与发现经过：居民长期食用“镉米”、“镉鱼”饮“镉水”而发病。,%OCHNPS 其他,人 65181081.00.252.75,生命形式多样，但基本元素构成是基本一致；,杆菌 69151181.21.005.00,几种生物细胞的分子组成,为什么是这20多种元素参与生命组成？,这个问题现在没有确切的答案。天然存在的90种元素中，有65种元素不参与生物体组成。从地球表面元素的丰度来看，排在前几位的是O（占47%），S
4、i（占38%），Al（占7.9%），Fe（占4.5%），Cu（占3.5%），可是在生物体内，都是C占的比重最大，O排在第三位，Ca在第五位，而Fe和Al，Si仅以极微量存在于生物体中。已有一些文章试图从它们的外层电子能量和元素化学性质来分析。,生物体内最主要的四种元素是H,C,N,O。原子之间形成化合物有两种：共价键和离子键。,二、化合物由元素组成,三、水是细胞中不可缺少的物质,水是极性分子分子之间形成氢键液态水中的水分子具有内聚力 例如：水分子之间的氢键使水能缓和温度的变化 例如：冰比水密度低。水是良好的溶剂。水能够电离,18,水的特性 内聚力（表面张力）强 水分子间氢键 分子间“黏合”较强
5、内聚力；意义：植物体内，运输中起重要作用；,19,比热大 水分子间氢键 缓和温度变化 细胞温度、体温相对恒定 代谢速率稳定；密度（与冰相比）大 利于水生生物生存。,20,良好溶剂 生命系统中 各种化学反应的 理想介质；,21,电离 H2O 氢离子 H+羟基离子；H+、OH-必须处于平衡状态 大多细胞的 pH 近于 7（中性）pH 微小变化 危害细胞。,（自学）,四、化学反应使原子重组,几种碳骨架机化合物举例,2.2 组成细胞的生物大分子,一、碳是组成细胞中各种大分子的基础,4 种重要的功能团中 羟基（-OH）羰基（-CO）羧基（-COOH）氨基（-NH2）3 种含氧、2 种含碳，1 种含氮,共
6、同点：极性，组成的化合物有亲水性。实际生物分子中含有不止一种功能团。,多聚体 polymer单体 monomer生物大分子4大类：蛋白质（protein）、核酸（nucleic acid）、多糖（polysaccharide）、脂质（lipid）,二、细胞利用少数种类小分子合成许多种生物大分子,小分子 大分子 单糖 多糖 氨基酸 蛋白质 核苷酸 核酸,合成大分子（聚 合）,大分子分解（水 解）,三、糖类,生命活动所需能量来源；重要的中间代谢产物；构成生物大分子；组成：C:H:O=1:2:1,功能：,单糖 多羟基酮或醛的化合物。寡糖 由两个或以上糖残基两两之间通过脱水而成的。多糖 数百至数千个单
7、糖通过脱水而形成的聚合物。,单糖分类,己糖,丙糖,戊糖,丁糖,1.单糖,重要的单糖,甘油醛 核糖 脱氧核糖,葡萄糖 果糖 半乳糖,（1）双糖如麦芽糖、蔗糖、纤维二糖、乳糖等。（2）其他寡糖 三糖、四糖等。如棉子糖。,2.寡糖,有少数几个单糖缩合而成的糖。,麦芽糖的结构,淀粉植物细胞中的储藏营养物，分为直 链和支链淀粉。糖原动物细胞中储藏的多糖，又称动物淀粉。纤维素 植物细胞壁的主要成分。几丁质、果胶等。,3.多糖,自然界中最多的糖类。有单糖分子（通常为葡萄糖分子）缩合脱水而成的分支或不分支的长链分子。,1 脂肪是脂质中主要的贮能分子,四、脂类,甘油三酯分子结构,动物脂肪和植物脂肪的差别：膳食中
8、的脂肪,脂肪中有多个碳氢链。所以是含能量较多的分子，1g脂肪中贮存的能量约为1g淀粉的2倍。,脂肪摄入过多与健康,肥胖,2 磷脂、蜡和类固醇都是脂质,磷脂分子结构,磷脂分子可以看成是一个极性头，两条非极性尾巴。,蜡也是酯，是由一些长链的醇与长链脂肪酸形成的酯。它的疏水性更强，可以保护生物体的表面。例如，植物和动物表面,（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,（四）蛋白质,五、蛋白质,1 蛋白质为生命活动所必需，按照蛋白质在体内的功能分为7大类,结构蛋白 组成细胞结构的基础；收
9、缩蛋白 肌肉运动；贮藏蛋白：卵清蛋白 胚胎发育；贮藏蛋白 种子萌发；防御蛋白：血清中抗体；转运蛋白：血红蛋白；信号蛋白：细胞间传递信号 激素 调节机体活动；酶：生物催化剂。,2 蛋白质仅有20种氨基酸(amino acid)组成,（1）碳原子（2）具有 氨基 和羧基是各种氨基酸 的共性（3）各种氨基酸的区别在 侧链基团R,20种标准氨基酸的英文简写,氨基酸的分类,对于20种标准的氨基酸，按照侧链化学性质的不同，可以分为以下三组：疏水性的氨基酸Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Pro和Met带电氨基酸Arg、Lys（+）和Asp、Glu（-）极性氨基酸Ser、Thr、Cys、Asn、Gln
10、、His、Tyr、Trp,一个氨基酸分子中的-氨基，与另一氨基酸分子 中的-羧基脱水缩合，形成肽键，生成的化合物称为二肽。,不同数目的氨基酸以肽键顺序相连，这样形成的长短不一的链状分子即是肽或多肽。多肽链的一端有一个-NH2，带这个基团的氨基酸称为肽链的氨基末端氨基酸或称N末氨基酸；另一端有一个-COOH，肽链的羧基末端氨基酸或称C末端氨基酸。,1、一级结构 2、二级结构 3、三级结构 4、四级结构,3 蛋白质的结构决定其功能,蛋白质一级结构,肽键肽链氨基酸排列顺序等,二级结构,肽链的主链在空间的走向-螺旋-折叠-转角无规卷曲无序结构,-螺旋,指甲、毛发蹄、角、羊毛,（4条-螺旋）原纤维,微原
11、纤维（11条-螺旋）,巨原纤维,纺锤体型皮质细胞,角质膜,皮质,髓质,头发,头发结构,烫发实际上是一个生物化学过程,多肽主链骨架围绕一个轴螺旋上升。,-折叠,平行-折叠,反平行-折叠,折叠:较螺旋伸展的构象，两条或多条肽链间互相以氢键连接起来的成片层状结构，平行或反平行两种类型。,蚕丝、蛛丝,三级结构,亲水基位于球体表面,疏水基位于球体内部球状蛋白溶于水,三级结构（tertiary structure）在二级结构基础上的肽链再折叠形成的构象。,球蛋白：螺旋+不规则的不成螺旋的部分，并折叠成球形。酶、蛋白质激素、抗体以及细胞质和细胞膜中的蛋白质。,三级结构,四级结构（quanternary st
12、ructure）组成蛋白质的多条肽链在天然构象空间上的排列方式，多以弱键互相连接。疏水力、氢键、盐键每条肽链本身具有一定的三级结构，就是蛋白质分子的亚基。,蛋白质的各级结构,氨基酸,一级结构,二级结构,三级结构,四级结构,血红蛋白,蛋白质结构与功能的关系,一级结构与功能的关系序列分析空间结构与功能的关系结构分析,一级结构即氨基酸顺序,高级结构,生物学功能,正常红细胞 镰刀型红细胞,镰刀型红细胞,正常红细胞,发生的根本原因是血红蛋白的一级结构发生了差错，人血红蛋白亚基的第6位氨基酸应该是谷氨酸，而在镰刀型贫血的血红蛋白中却是缬氨酸，本是水溶性的血红蛋白，就会聚集成丝，相互粘着，导致红细胞变形成镰
13、刀状而极易破裂，产生贫血。,空间结构与功能的关系,DNA聚合酶活性位点,聚合酶,DNA,蛋白变性的特点：蛋白质变性后，生物活性丧失，溶解度下降，粘度增加。,空间结构与功能的关系,1953年4月25日，克里克和沃森在自然杂志上发表了DNA的双螺旋结构，从而带来了遗传学的彻底变革，更宣告了分子生物学的诞生。种瓜为什么能得瓜，就是遗传物质由亲代传给子代的结果。遗传物质为什么能自我复制呢？它是怎样复制的呢？这些机理都蕴藏在克里克和沃森的DNA双螺旋结构模型的伟大发现之中。,六、核酸,DNA的空间结构,1952年，以超高分辨率扫描式电子显微镜拍到的DNA照片。,从图上可辨认出DNA是由两条链交缠在一起的
14、螺旋结构,1 核酸由核苷酸组成,核苷酸是DNA和RNA结构单体。一个核苷酸分子含有一分子戊糖（核糖或脱氧核糖）、一分子磷酸和一个含氮的有机碱（碱基）。,脱氧核糖,磷酸,碱基,腺嘌呤脱氧核苷酸,鸟嘌呤脱氧核苷酸,胞嘧啶脱氧核苷酸,胸腺嘧啶脱氧核苷酸,脱氧核苷酸的种类,戊糖分子上第一位碳原子与嘌呤或嘧啶结合，就形成核苷（脱氧核苷）；核苷（脱氧核苷）与一个磷酸分子结合，就形成一个核苷酸（脱氧核苷酸）。,(1)碱基糖之间是糖苷键(2)糖磷酸之间是磷酸酯键,DNA的结构模式图,从图中可见DNA具有规则的双螺旋空间结构,放大,DNA的空间结构,磷酸,脱氧核糖,含氮碱基,A,A,A,T,T,T,G,G,G,
15、G,C,C,C,A,T,C,DNA分子的平面结构,氢键,DNA双螺旋的特点如下：,1 多聚核苷酸链的两个螺旋围绕着一个共同的轴旋转，为右手螺旋。,2螺旋中的两条链方向相反，即其中一条链的方向为53，而另一条链的方向为35。,3嘌呤碱和嘧啶碱基位于螺旋的内侧，磷酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧。碱基环平面与螺旋轴垂直，糖的平面又几乎与碱基的平面垂直。,4双螺旋的直径为2nm，相邻碱基之间相距0.34nm，并沿轴旋转36角。因此旋转每隔10个碱基之后，即相距3.4nm之后又转回原位。,5两条链是由碱基之间的氢键连在一起的。腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）结合，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）结合。A和T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键,6长链中的碱基对的排列顺序不受任何限制。碱基对的准确序列携带着遗传信息,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,你注意到了吗？,两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。,长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。,RNA为单链盘绕，局部形成碱基配对。例如：转运RNA（tRNA）的三叶 草结构,本章小结,1、写出氨基酸的基本通式。2、生物大分子有哪些特性？3、具体写出蛋白质的一至四级结构代表什么？4、DNA双螺旋结构的特点？5、水分子有哪些特性？,
