04-生命的基本化学组成
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(二)生物的化学组成解析
★遵循共同的建成和分解规律：生物大分子由 简单的单体小分子脱水缩合而成，分解时通过水 解反应；
★碳原子的不同排列方式和长短是生物分子多 样性的基础：碳原子相互连接成链或环，形成各种 生物大分子的基本结构。
★生物大分子的基本 性质还取决于与碳骨架相 连接的功能基团
生物体中的有机化合 物主要含有羟基、羰基、 羧基和氨基等功能基团， 这些基团几乎都是极性基 团。极性使得生物分子具 有亲水性，有利于这些化 合物稳定于有大量水分子 存在的细胞中。
2.1 生命的化学基础
●生物体的主要元素
组成生物体的主要元素包 括C、H、O、N、P、S、 Ca等，这7种元素约占生物 体的99.35%，其中C、H、 O、N 4种元素占96%。
★微量元素
Fe、Cu、Mo、Zn、Mn、 Ni、I、Si等。其中，
Fe所有的生物所需；I主要 是脊椎动物所需（每天摄入 0.15毫克即可满足需要）。
★磷脂是生物膜的主要成分。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。
●类固醇 也称甾醇，以环戊烷多氢菲为基础，不含脂肪 酸，但具有脂类性质。
★其中胆 固醇主要存在 于动物细胞内， 既是细胞膜的 重要成分，也 是血中脂蛋白 复合体的成分， 与动脉硬化有 关。
生物具有多样性，但生物体的化学组成基本相似。
●生物体的主要生物分子 分为无机分子和有机分子。 ★无机分子：无机盐和水。 ★有机分子：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。
不同的生物体，其分子组成也大体相同。
●生物大分子的基本特性
★结构复杂：构成生物分子的结构单元分子具 有不同的排列组合，并可以进一步形成非常复杂 的三维空间结构；
★碳原子的不同排列方式和长短是生物分子多 样性的基础：碳原子相互连接成链或环，形成各种 生物大分子的基本结构。
★生物大分子的基本 性质还取决于与碳骨架相 连接的功能基团
生物体中的有机化合 物主要含有羟基、羰基、 羧基和氨基等功能基团， 这些基团几乎都是极性基 团。极性使得生物分子具 有亲水性，有利于这些化 合物稳定于有大量水分子 存在的细胞中。
2.1 生命的化学基础
●生物体的主要元素
组成生物体的主要元素包 括C、H、O、N、P、S、 Ca等，这7种元素约占生物 体的99.35%，其中C、H、 O、N 4种元素占96%。
★微量元素
Fe、Cu、Mo、Zn、Mn、 Ni、I、Si等。其中，
Fe所有的生物所需；I主要 是脊椎动物所需（每天摄入 0.15毫克即可满足需要）。
★磷脂是生物膜的主要成分。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。
●类固醇 也称甾醇，以环戊烷多氢菲为基础，不含脂肪 酸，但具有脂类性质。
★其中胆 固醇主要存在 于动物细胞内， 既是细胞膜的 重要成分，也 是血中脂蛋白 复合体的成分， 与动脉硬化有 关。
生物具有多样性，但生物体的化学组成基本相似。
●生物体的主要生物分子 分为无机分子和有机分子。 ★无机分子：无机盐和水。 ★有机分子：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。
不同的生物体，其分子组成也大体相同。
●生物大分子的基本特性
★结构复杂：构成生物分子的结构单元分子具 有不同的排列组合，并可以进一步形成非常复杂 的三维空间结构；
(整理)组成生物体的化学元素
组成生物体的化学元素【自学导引】一、生命活动的物质基础构成生物体的各种化学元素和化合物。
二、组成生物体的化学元素种类说明最基本元素 C 动植物体中C都是(相对)最丰富的元素，且是构成有机物的重要元素，地球上的生命是在C元素的基础上建立起来的基本元素C、H、O、N 这四种元素在组成生物体的元素中含量最多主要元素C、H、O、N、P、S 组成原生质的重要元素，占原生质总量的97%大量元素C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg占生物体总重量万分之一以上的必需元素微量元素Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo 占生物体总重量万分之一以下的必需元素矿质元素大量元素N、P、S、K、Ca、Mg 除C、H、O外，主要由根系从土壤中吸收的元素(表中列出的是必需矿质元素) 微量元素Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl必需元素C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl动植物生命活动所必不可少的大量或微量的各种元素，由此我们能理解，生物体内的有些元素未必是生命活动必不可少的。
例如植物的必需元素可通过“溶液培养法”来确定三、组成生物体的化学元素的重要作用四、生物界和非生物界具有统一性和差异性【思考导学】1．不同物种化学元素大体相同，但各种元素的含量却差别很大，由这些化学元素所构成的各种化合物的结构、数量可能存在差异，因而表现出的形态特征和生理活动存在明显的差别。
2．微量元素在生物体内含量虽然很少，但却是生命活动所必需的，一旦缺乏某一种化学元素，就会表现出相应的病症。
如人体缺铁会造成贫血，缺碘会造成地方性甲状腺肿。
3．几十年前，新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱，有的甚至发生枯萎，即使施用了大量氮、磷、钾肥也无济于事。
后来人们偶然发现牧场内的一小片牧草长势茂盛。
原来，这一小片“绿洲”的附近有一座钼矿，矿工上下班总是抄近路走，他们的鞋子上粘有钼矿粉，正是矿工鞋子踩过的地方牧草长得绿油油的。
经过科学家的化验和分析，一公顷牧草只需150克钼就足够了。
第1专题 生命的物质基础、结构基础
第1专题生命的物质基础、结构基础考纲盘点一、生命的物质基础1．组成生物体的化学元素2．组成生物体的化合物二、细胞——生命活动的基本单位细胞的结构和功能：细胞膜的分子结构和主要功能；细胞质基质;细胞器的结构和功能（线粒体、叶绿体、内质网、核糖体、高尔基体、中心体和液泡)；细胞核的结构和功能；细胞的生物膜系统(生物膜系统的概念、各种生物膜在结构和功能上的联系、研究生物膜的重要意义）；原核细胞的基本结构.知识网络(如图）第1讲生命的物质基础知识细化回顾1．组成生物体的化学元素（1)最基本的化学元素是C.(2）基本元素是C、H、O、N。
（3)主要元素是C、H、O、N、P、S。
(4）占细胞鲜重最多的元素是O。
（5）占人体细胞干重最多的元素是C.2．元素种类和含量在生物界和非生物界中的关系（1）生物界内部：不同种类的生物之间在元素种类上大体相同，但在元素的含量上相差很大。
（2）生物界和非生物界之间：①组成生物体的化学元素在无机自然界中都可找到,说明生物界和非生物界具有统一性；②同种元素在生物体和自然界中含量相差很大，说明生物界和非生物界具有差异性。
3．水的含量及功能（1）水的含量:水是细胞中含量最多的化合物，但在不同种类的生物体中，水的含量差别较大；在同一生物的不同组织、器官中,水的含量也不相同。
(2)水的功能：结合水是细胞结构的重要组成成分,自由水是细胞内的良好溶剂、参与化学反应、运输营养物质和代谢废物等。
4．常见糖类的功能特性（1）参与生物遗传物质组成的糖是脱氧核糖、核糖.（2)能与新配制的斐林试剂共热生成砖红色沉淀的糖是葡萄糖、果糖、麦芽糖等。
（3）组成高等植物细胞分裂末期细胞板的糖是纤维素，存在于动物细胞质中的重要储存能量的糖是糖元。
5．脂质的种类和功能(1)合成脂蛋白的重要原料是磷脂，也是构成生物膜的重要成分。
(2)皮肤生发层细胞中经紫外线照射，由一种物质转化成另一种物质，并能够预防儿童佝偻病发生，此两种物质是胆固醇、维生素D。
生命的化学基础
高度的催化效能
通过降低所需的活化 能实现
高度专一性
一种酶只作用于一种 或一类化合物
高度不稳定性 饱和性 可调节性
酶活力的调节
变构调节
共价修饰：磷酸化与 去磷酸化；腺苷酸化 与去腺苷酸化。 酶调节蛋白
钙调蛋白
水解激活与激活后的 失活调节
可逆和不可逆抑制。 正反馈和负反馈调节。 酶的竞争性和非竞争性抑制
蛋白质的变构作用
即变构调节，通过蛋白质构象变化而实现 蛋白质功能的调节。
特点：
变构剂多为生物小分子，O2 、ATP、代谢中间产物。 变构剂常与蛋白质活性中心外的基团非共价键结合。
变构作用存在于血红蛋白 运氧、酶的调节等
可逆的。
蛋白质变性作用
变性作用概念：
在某些物理化学因素作用下，使蛋白质的空间 构象破坏，导致蛋白质若干理化性质，生物学性质 的改变，这种现象称为蛋白质的变性作用．
(三) 蛋白质（ protein)
自然界:>100亿种
人体:>10万种
蛋白质的结构
元素组成：含C,H,O,N,大多数蛋白质还含有S。 蛋白质的构件分子: 氨基酸
蛋白质分子的基本结构：肽键与肽
蛋白质分子的空间结构：四级结构
蛋白质的功能
氨基酸(amino acid)
氨基酸分子结构式：
概述：
引起变性的因素：
高温、紫外线、强酸、强碱、一定浓度的尿 素。
特点：
分子溶解度降低；生物功能丧失 改变蛋白质分子的次级键，一级结构无改变 一般不可逆。
疯牛病蛋白
感染性蛋白粒子 （Prion）
通过降低所需的活化 能实现
高度专一性
一种酶只作用于一种 或一类化合物
高度不稳定性 饱和性 可调节性
酶活力的调节
变构调节
共价修饰：磷酸化与 去磷酸化；腺苷酸化 与去腺苷酸化。 酶调节蛋白
钙调蛋白
水解激活与激活后的 失活调节
可逆和不可逆抑制。 正反馈和负反馈调节。 酶的竞争性和非竞争性抑制
蛋白质的变构作用
即变构调节，通过蛋白质构象变化而实现 蛋白质功能的调节。
特点：
变构剂多为生物小分子，O2 、ATP、代谢中间产物。 变构剂常与蛋白质活性中心外的基团非共价键结合。
变构作用存在于血红蛋白 运氧、酶的调节等
可逆的。
蛋白质变性作用
变性作用概念：
在某些物理化学因素作用下，使蛋白质的空间 构象破坏，导致蛋白质若干理化性质，生物学性质 的改变，这种现象称为蛋白质的变性作用．
(三) 蛋白质（ protein)
自然界:>100亿种
人体:>10万种
蛋白质的结构
元素组成：含C,H,O,N,大多数蛋白质还含有S。 蛋白质的构件分子: 氨基酸
蛋白质分子的基本结构：肽键与肽
蛋白质分子的空间结构：四级结构
蛋白质的功能
氨基酸(amino acid)
氨基酸分子结构式：
概述：
引起变性的因素：
高温、紫外线、强酸、强碱、一定浓度的尿 素。
特点：
分子溶解度降低；生物功能丧失 改变蛋白质分子的次级键，一级结构无改变 一般不可逆。
疯牛病蛋白
感染性蛋白粒子 （Prion）
陈阅增第四版普通生物学第1篇2生命的化学基础
（钒）软体动物富有钒；鱼体含量较低。
F （氟）与牙齿健康有关，缺氟产生龋齿； 过多则斑齿和氟中毒。 Ni （镍）植物中15－55ppm,人为0.1ppm； 急性白血病.25μg/ml Se （硒）缺硒产生克山病，与肝功能、冠 心病发病和防治有关.
碘缺乏症
甲状腺肿
呆小症
2005年广东韶关镉污染
主，蛋白所占比例较少。
2.4 脂质
脂质的定义
非极性共价键
脂质（lipid）是一类低溶于水，高溶于非极性 有机溶剂（insoluble in water and soluble in 不是大分子， organic solvents）的生物有机分子。
也不是聚合物
对于大多数脂质分子，其化学本质是脂肪酸和 醇所形成的酯类及其衍生物。
膳食中的脂肪：饱和的太多会动脉粥状硬 化
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
又称磷酸甘油酯
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）类固醇的内核由 4 个环组成，3个六元环、1个五 元环。
2.4.1 脂肪（最常见的脂质） 是脂质中主要的贮能分子
丙三醇
甘油三酯
A、油脂＝甘油三酯＝脂肪是由甘油醇和脂肪酸结合成的酯。
甘 油 三 酯 分 子 结 构
脂质
脂肪酸（fatty acids）：由一条长的烃链
（hydrocarbon chain）和一个末端羧基（carboxylate group）组成的羧酸。
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gly丝氨酸ser丙氨酸ala苏氨酸thr缬氨酸val天冬酰胺asn异亮氨酸ile谷酰胺gln亮氨酸leu酪氨酸tyr苯丙氨酸phe组氨酸his脯氨酸pro天冬氨酸asp甲硫氨酸met谷氨酸glu色氨酸trp赖氨酸lys半胱氨酸cys精氨酸arg20种标准氨基酸的英文简写其临床表现为持续性进行性的多个智能功能域障碍的临床综合征包括记忆语言视空间能力应用辨认执行功能及计算力等认知功能的损害
F （氟）与牙齿健康有关，缺氟产生龋齿； 过多则斑齿和氟中毒。 Ni （镍）植物中15－55ppm,人为0.1ppm； 急性白血病.25μg/ml Se （硒）缺硒产生克山病，与肝功能、冠 心病发病和防治有关.
碘缺乏症
甲状腺肿
呆小症
2005年广东韶关镉污染
主，蛋白所占比例较少。
2.4 脂质
脂质的定义
非极性共价键
脂质（lipid）是一类低溶于水，高溶于非极性 有机溶剂（insoluble in water and soluble in 不是大分子， organic solvents）的生物有机分子。
也不是聚合物
对于大多数脂质分子，其化学本质是脂肪酸和 醇所形成的酯类及其衍生物。
膳食中的脂肪：饱和的太多会动脉粥状硬 化
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
又称磷酸甘油酯
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）类固醇的内核由 4 个环组成，3个六元环、1个五 元环。
2.4.1 脂肪（最常见的脂质） 是脂质中主要的贮能分子
丙三醇
甘油三酯
A、油脂＝甘油三酯＝脂肪是由甘油醇和脂肪酸结合成的酯。
甘 油 三 酯 分 子 结 构
脂质
脂肪酸（fatty acids）：由一条长的烃链
（hydrocarbon chain）和一个末端羧基（carboxylate group）组成的羧酸。
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gly丝氨酸ser丙氨酸ala苏氨酸thr缬氨酸val天冬酰胺asn异亮氨酸ile谷酰胺gln亮氨酸leu酪氨酸tyr苯丙氨酸phe组氨酸his脯氨酸pro天冬氨酸asp甲硫氨酸met谷氨酸glu色氨酸trp赖氨酸lys半胱氨酸cys精氨酸arg20种标准氨基酸的英文简写其临床表现为持续性进行性的多个智能功能域障碍的临床综合征包括记忆语言视空间能力应用辨认执行功能及计算力等认知功能的损害
第一章 生物化学绪论
生物化学不仅是一门对生命科学有着指导性的基础
理论学科，也是一门对国民经济有着重要意义之一的应用
学科，主要表现在以下几个方面：
（1）生物化学在工业上的应用
生物化学是食品发酵工业理论基础。
例如：食品工业制酱、酿酒、制醋；纺织工业上棉布浆化； 制革业上的毛皮毛脱脂；
（2）生物化学在农业上应用
生物化学也是农业的基础课。农作物的代谢都离不开生物 化学，以及农作物病虫防治等等。
Biochemistry 或 Biological Chemistry
现译为“生物化学”，简称“生化”。 实用文档
2、生物化学发展与起源
生物化学在18世纪开始萌芽，19世纪
初步发展，20世纪初才成为独立的学科。
首先，起源于法国，由法国传之于德
国，由德国而传到美国和英国。在20世纪
后，再由上述国家流传于其他各国。大约
生物化学
BIOCHEMISTRY
主讲：生物与制药工程学院 申 宁 实用文档
第一章 绪 论
生命与生物化学
实用文档
一 、生命的定义
具有复制的能力 具有催化的能力 具有突变的能力
实用文档
地球充满着生物，从最简单的病毒到菌 藻树草，从鱼虫鸟兽到最复杂的人类， 千姿百态。不同的生物，其形态、生理 特征和对环境的适应能力各不相同，都 经历着生长、发育、衰老、死亡的变化， 都具有繁殖后代的能力。
真核细胞中含有被核膜包着的核
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真核细胞的结构
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植物细胞的结构
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原核生物：地球上数量最多、分 布最广。代谢系多样性能适应各种 环境。 真核生物：一般为原核细胞的上千 倍～上万倍，有核，其构造与机能 均比原核生物复杂。
生命科学导论04-生命的基本化学组成
（2）无机盐
一般以离子状态存在，Na+、K+、Ca2+、Mg2+、 Cl-、HPO4 2-
作用：
（1）对细胞的渗透压和PH起着重要作用 内环境稳定：PH值
生物生存3~8.5，各种生物、各种组织均有 适宜的PH范围，细胞中的离子有一定的缓冲能力。
作用： （2）酶的活化因子和调节因子，Mg++,Ca++ （3）合成有机物的原料, PO4 3 -合成磷脂、核 苷酸 （4）动作电位、肌肉收缩等， Na+、K+、Ca2+
磷脂是生物膜脂质双层的主要成分，也是
代谢中的一种甲基供体。
类固醇 类固醇也称甾类，以环戊烷多氢菲为基础，不 含脂肪酸，但具有脂类性质， 不同化合物只是在母核上连上不同的侧链基 团和取代基团。
生理功能
参与血液循环中脂类的运输； 是细胞膜的组分； 帮助油脂消化吸收； 性激素均是甾类化合物； 皮质激素也是甾类化合物，调节糖代 谢和水盐平衡
4.4 蛋白质 蛋白质的主要种类和功能
1. 2. 3. 4. 结构蛋白：生物结构成分，如胶原蛋白、角蛋白等； 伸缩蛋白：收缩与运动，如肌纤维中的肌球蛋白等； 防御蛋白：如免疫球蛋白、金属硫蛋白等； 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； 5. 运输蛋白：运输功能，如血液中运送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； 6. 激素蛋白：调节物质代谢、生长分化等，如生长激素； 7. 信号蛋白：接受与传递信号，如受体蛋白等； 8. 酶：催化功能，包括参与生命活动的大多数酶。
2.1.2
生物体的主要分子
不同的生物体，其分子组成也大体相同
无机分子：无机盐和水。 有机分子：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。
生命的化学基础 复习笔记
生命的化学基础复习笔记一、原子和分子1．生命需要多种元素（1）概念①元素元素是具有相同核电荷数的一类原子的总称。
②原子原子是化学变化中的最小粒子，半径约为（2～3）×10-8cm，由质子、电子和中子组成。
质子带正电荷，电子带负电荷，质子与电子的电荷大小相等，符号相反；中子则不带电荷，中子的质量与质子的相等。
③同位素同位素是指质子数和电子数都相同，但中子数不同的原子，它们在周期表中的位置相同。
利用放射性同位素显示某种原子在生物体内的来踪去迹的技术称为同位素示踪。
（2）人体必需的25种元素①主要元素（大量元素）C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，共占99.35%，其中C、H、O、N占96.3%.②微量元素含量少于0.01%，见表2-1。
并非所有生物所需要的元素都是相同的，植物所需要的元素只有17种。
表2-1人体必需的元素2．化合物由元素组成（1）化学键原子之间发生反应形成化合物的关键在于电子的共用或得失，即化学键的形成。
化学键基本上有两类：离子键和共价键。
（2）离子键离子键是两个电荷符号相反的离子彼此吸引形成的，所形成的化合物是电中性的。
盐都是由离子键形成的化合物，在自然界中通常以晶体的形式存在。
（2）共价键共价键是由两个原子间共用一对或多对电子而形成的。
这种由共价键连接起来的两个或多个原子是分子，如H2，共价键包括单键、双键等。
3．水是细胞中不可缺少的物质水有许多特性：（1）水是极性分子；（2）水分子之间会形成氢键；（3）液态水中的水分子具有内聚力；（4）水分子之间的氢键使水能缓和温度的变化；（5）冰比水轻；（6）水是极好的溶剂；（7）水能够电离。
4．化学反应使原子重组化学反应并不能创造或破坏原子，它只能将原子重新组合，所以化学反应是破坏已有的化学键，形成新的化学键。
二、组成细胞的生物大分子1．碳是组成细胞中各种大分子的基础（1）碳的重要性①细胞所合成的几乎所有分子都含有碳，活的生物体内含碳化合物的量仅次于水；②除一氧化碳、二氧化碳和碳酸盐等少数简单化合物外，含碳化合物统称为有机化合物。
生命基本物质
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
生命基本物质
3、 多糖 由多个单糖分子缩聚而成 重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等
生命基本物质
糖类功能：
•主要释放能量，供机体本身的生命活动所需。 •在平衡渗透压(小分子单糖)、支撑植物体(纤维 素与木质素构成)中起重要作用 •构成细菌细胞壁(由氨基酸和糖的多聚体--聚肽 糖组成)的主要成分。
48.1% 其中 60岁以上 男 24.9% 女75.5%
生命基本物质
食物中钙的来源以奶和奶制品最好，不但含量 丰富，而且吸收率高，是婴幼儿、青少年和老 年人最理想的钙源。蔬菜和豆类含钙也较多。 连骨吃的小鱼、虾皮、食用骨粉及蛋壳粉都是 补充钙的好材料。
生命基本物质
3、锌
➢锌是人体含量最大的微量金属元素，达2~3克。
生命基本物质
食品名称
猪肝 鸡肝 鸭肝 河蟹 鸡蛋
维生素A含量 （国际单位
/100 g） 8700
50900
8900
5960
1440
食品名称
鸡蛋黄 鸭蛋
牛奶粉 奶油
鲜奶油
维生素A含量 （国际单位
/100 g） 3500
1380
1400
2700
830
生命基本物质
• 含β-胡萝卜素的胡萝卜、南瓜、苋菜、 菠莱、韭菜等红、黄、绿色蔬菜和水果， 也能保证足够用的维生素A。
维生素
生命基本物质
• 维生素是生物生长和代谢所必需的具有 复杂结构的有机物。它对人体的作用不 同于糖类、蛋白质和脂肪，既不能给体 内提供能量，也不是人体中主要组织的 成分
生命基本物质
3、 多糖 由多个单糖分子缩聚而成 重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等
生命基本物质
糖类功能：
•主要释放能量，供机体本身的生命活动所需。 •在平衡渗透压(小分子单糖)、支撑植物体(纤维 素与木质素构成)中起重要作用 •构成细菌细胞壁(由氨基酸和糖的多聚体--聚肽 糖组成)的主要成分。
48.1% 其中 60岁以上 男 24.9% 女75.5%
生命基本物质
食物中钙的来源以奶和奶制品最好，不但含量 丰富，而且吸收率高，是婴幼儿、青少年和老 年人最理想的钙源。蔬菜和豆类含钙也较多。 连骨吃的小鱼、虾皮、食用骨粉及蛋壳粉都是 补充钙的好材料。
生命基本物质
3、锌
➢锌是人体含量最大的微量金属元素，达2~3克。
生命基本物质
食品名称
猪肝 鸡肝 鸭肝 河蟹 鸡蛋
维生素A含量 （国际单位
/100 g） 8700
50900
8900
5960
1440
食品名称
鸡蛋黄 鸭蛋
牛奶粉 奶油
鲜奶油
维生素A含量 （国际单位
/100 g） 3500
1380
1400
2700
830
生命基本物质
• 含β-胡萝卜素的胡萝卜、南瓜、苋菜、 菠莱、韭菜等红、黄、绿色蔬菜和水果， 也能保证足够用的维生素A。
维生素
生命基本物质
• 维生素是生物生长和代谢所必需的具有 复杂结构的有机物。它对人体的作用不 同于糖类、蛋白质和脂肪，既不能给体 内提供能量，也不是人体中主要组织的 成分
普通生物学课件 生命的化学基础
类固醇是一类不同的脂质。它们的特点 是碳链折成4个环，3个六元环和1个五元环。 图2．9就是一种最常见的类固醇——胆固 醇的结构式。 胆固醇是细胞膜的重要成分，也是动 物体内合成其他类固醇的原料。动物的雌、 雄性激素都是类固醇。 有一些类固醇药物称为促蛋白合成类 固醇，是人工合成的类似雄性激素的药物。 它能促进肌肉发达，增强体力，常为一些 运动员所服用。这些药物有许多严重的副 作用，对身心两方面都有严重影响，为许 多体育组织所禁用。
葡萄糖和果糖都是由6个碳原子组成 的，称为己糖。存在于生物体内的单糖 还有由3、4、5和7个碳原子组成的，分 别称为丙糖、丁糖、戊糖和庚糖。其中 戊糖尤其重要，因为它们是组成核酸的 成分。 细胞中用作燃料分子的主要是葡萄 糖。葡萄糖和其他单糖也是细胞合成别 的有机分子(如氨基酸)的原料。细胞中的 单糖若不立即被利用则通常被合成为双 糖和多糖。
2．2．2 细胞利用少数种类小分子合成 许多种大分子
在生命现象中起着重要作用的分子都 是极其巨大的分子，称为大分子。 生物大分子可分为4大类：蛋白质、核 酸、多糖和脂质。这4类大分子中的前三类 都是多聚体。所谓多聚体，就是由相同或 相似的小分子组成的长链。组成多聚体的 小分子称为单体。细胞利用单体组成多聚 体。生物细胞中所合成的大分子种类极多， 仅蛋白质的种类就约有1012种。
• 脂质中最常见的是脂肪，脂肪是由甘油和脂肪酸 通过脱水合成而形成的。脂肪酸的羧基中的一 OH与甘油的羟基中的一H结合而失去一分子水， 于是甘油与脂肪酸之间形成酯键，便成为脂肪分 子：酯化，所以脂肪又叫甘油三酯或三酰基甘油。 脂肪中的3个酰基一般是不同的，来源于C16、 C18或其他脂肪酸。有双键的脂肪酸称为不饱和 脂肪酸，没有双键的则称为饱和脂肪酸。图2．8 是一种脂肪的结构式。其中一个脂肪酸是C16的， 另两个是C18的，一个有一个双键，另一个有两 个双键。双键的存在使得碳链弯曲，占的空间较 大：，所以含有双键的脂肪在常温下是液态，因 为其分子不能排列得太紧密。
生物化学基础
20种氨基酸中有8种人体不能合成，
必须从外界摄取，称为必需氨基酸。
8种必需氨基酸为：
苏氨酸、 缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、
苯丙氨酸、色氨酸、赖氨酸、蛋氨酸
3.3 蛋白质的结构
蛋白质——多肽链： 蛋白质是由多个氨基酸通过肽键连
结而成长链大分子——多肽链。 蛋白质的结构可分为一级结构和空
间结构（二 ~ 四级结构）。
2、糖类化合物
糖是自然界存在的一大类具有广谱化学 结构和生物功能的有机化合物。主要是由绿 色植物光合作用形成的。主要是由C、H、O 三种元素组成，分子通式可写为 Cn(H2O)n， 习惯称为碳水化合物（Carbhydrate）。
葡萄糖 C6H12O6；蔗糖 C12H22O11；乙酸 C2H4O2
糖类是植物体内非常重要的一类物质， 其主要功能是：
水母
生命诞生于原始海 昆虫
洋中，水是生物体的 植物
主要组成成分：
人体
95%~99%； 46% ~92%； 60%~85%； 65%~72%;
除水之外，组成生物体的干物质中，有机物质 占95%以上，无机物不足5%，因此有时将生物体 也称为有机体。
构成生物体的有机物种类热很多，但含量高且 重要的是蛋白质、核酸、脂类、糖类四类物质。
DNA的二级结构——双螺旋结构模型
DNA两条链间碱基形成氢键时有严格配对规 律——碱基互补：A =T；G 三 C；
根据碱基互补原 则，当一条DNA链的 碱基顺序确定之后， 就可以推知另一条链 （互补链）的碱基顺 序。碱基互补原则具 有重要的生物学意义， DNA复制、RNA转录、 反转录蛋白质生物合 成等的分子基础都是 碱基互补。
每一种蛋白质都是由一种特定的mRNA编
4第四讲生命的化学组成
常见的饱和脂肪酸：软脂酸、硬脂酸
常见的不饱和脂肪酸：油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四 烯酸、棕榈油酸、DHA（二十二碳六烯酸）、EPA（二 十碳五烯酸）
不饱和脂ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ酸常温下多呈液态，饱和脂肪酸多呈固态或者半固态。
脂肪酸与维生素、氨基酸一样是人体最重要的营养素之一。
4.3 生物大分子
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，其中蛋白质占15％，核 酸占7％，糖占3％，脂类占2％，无机盐占1％。 水占70％左右。
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
2、氨基酸
氨基酸是指一类含有羧基并在与羧基相连的碳原子下连有氨基的 有机化合物。已发现的有180多种，参与蛋白合成的共有20种天然氨基 酸
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） 必需氨基酸是指人体内不能合成，必须从食物中获取的氨基酸，其他
➢ 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。
5、脂肪酸
脂肪酸是一类一端含有一个羧基的长的脂肪族碳氢链。 脂肪酸包括有分支的或无分支的、饱和的或不饱和的 （碳氢链含有双键）等类型。
生物大分子的基本性质还 取决于与碳骨架相连接的 功能基团
生物体中的有机化合物主要 含有羟基、羰基、羧基和氨 基等功能基团， 这些功能基 团几乎都是极性基团。
常见的不饱和脂肪酸：油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四 烯酸、棕榈油酸、DHA（二十二碳六烯酸）、EPA（二 十碳五烯酸）
不饱和脂ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ酸常温下多呈液态，饱和脂肪酸多呈固态或者半固态。
脂肪酸与维生素、氨基酸一样是人体最重要的营养素之一。
4.3 生物大分子
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，其中蛋白质占15％，核 酸占7％，糖占3％，脂类占2％，无机盐占1％。 水占70％左右。
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
2、氨基酸
氨基酸是指一类含有羧基并在与羧基相连的碳原子下连有氨基的 有机化合物。已发现的有180多种，参与蛋白合成的共有20种天然氨基 酸
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） 必需氨基酸是指人体内不能合成，必须从食物中获取的氨基酸，其他
➢ 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。
5、脂肪酸
脂肪酸是一类一端含有一个羧基的长的脂肪族碳氢链。 脂肪酸包括有分支的或无分支的、饱和的或不饱和的 （碳氢链含有双键）等类型。
生物大分子的基本性质还 取决于与碳骨架相连接的 功能基团
生物体中的有机化合物主要 含有羟基、羰基、羧基和氨 基等功能基团， 这些功能基 团几乎都是极性基团。
生命的物质组成-专业高中生物基础
【思考】 1）只含DNA的生物，碱基种类为 4 种，脱氧核糖核 苷酸种类为 4 种，五碳糖为 1 种。
2）只含RNA的生物，碱基种类为 4 种，核糖核苷酸 种类为 4 种，五碳糖为 1 种。 。
3）含有DNA和RNA的生物，碱基种类为 5 种，核苷酸 种类为 8 种，五碳糖为 2 种。
七、维生素
②按还原性可分为
非还原性糖：如蔗糖、淀粉、纤维素 还原性糖：如葡萄糖、果糖、麦芽糖、
乳糖、半乳糖
脂肪：元素组成：C、H、O （都是C-C） （存在C=C）
基本成分：甘油、脂肪酸（饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸）
作用： ①更好的储能物质
四
与葡萄糖、蛋白质相比较，同质量情况下脂肪氧化
、
分解所释放的能量最多。
佝偻病、软骨病
②参与生物体的代谢活动和调节内环境的稳定。
ⅰ维持正常生命活动。 如血液中Ca2+过低，导致肌肉抽搐。 ⅱ维持酸碱平衡。 如血液中HCO3- 等参与组成缓冲系统，维持血液酸碱度的恒定。 ⅲ维持正常渗透压。 如细胞膜内外的K+、Na+在维持细胞膜生物功能中起重要作用。
4、生物体需要适量的无机盐
第一节 生命的物质组成
生命的物质组成是指组成生物体的 化学元素和由这些元素组成的化合物， 其中主要是蛋白质、核酸。
生物都是由细胞、组织、器官、系 统几个不同层次的结构组成，有序完成 生物体的生长、发育、繁殖等生命活动。
组成生物体的化学元素
基本有机物分子
（氨基酸、含氮碱、核糖、 葡萄糖、甘油）
生物大分子
单糖：指不能水解、最简单的糖类。 核糖：构成RNA的重要物质
分 五碳糖 脱氧核糖：构成DNA的重要物质 葡萄糖：细胞的主要能源物质
1-生命的分子基础
三、多糖：杂多糖
• 果胶类物质
果胶类物质可分为原果胶、果胶酯酸和果胶酸。从结构角 度看，果胶类物质包括两种酸性多糖(聚半乳糖醛酸和聚L-鼠 李糖半乳糖醛酸)和三种中性多糖(阿拉伯聚糖、半乳聚糖和 阿拉伯半乳聚糖)及其衍生物。
三、多糖：杂多糖
生物合成过程中先是合成同多糖，然后与另一种 单糖进一步形成糖苷键，最终形成杂多糖。
• 果胶类物质 • 琼脂 • 半纤维素和树胶
碱溶液能溶解半纤维素，但不溶纤维素。
• 糖蛋白和蛋白多糖
糖蛋白与血型、精卵识别、补体被激活等有关
第三节 脂类
一、脂类的分类
中性脂肪
甘油三酯
单纯脂类
油
蜡
磷脂
含有脂肪酸
脂类 复合脂类 糖脂
鞘糖脂
异戊二烯 系脂类
萜类 不含脂肪酸
甾醇类
• 甘油三酯：中性脂肪和油
• 几种重要的单糖
丙糖
五碳糖
已糖：C6H12O6
一、单糖
• 分子式为（CH2O）n，其中n＝3、4、5、6、 7，分别称为3碳糖或丙糖、4碳糖或丁糖、 5碳糖或戊糖、6碳糖或已糖、7碳糖或庚糖
• 几种重要的单糖 • 单糖的构型 1.单糖的旋光性
①平面偏振光
平 面 偏 振 光 的 形 成
一、单糖
1.类固醇：常有胆固醇、胆酸、性激素、肾 上腺皮质激素等
2.萜类
萜 类
• 结合脂类 包括脂多糖和脂蛋白等
1.脂多糖：由脂质A与杂多糖共价连接而成的 化合物，是G-菌细胞壁特有成分。
脂质A是由β-1，6糖苷键相联的D-氨基葡萄糖双 糖组成的基本骨架，双糖骨架的游离羟基和氨基可 携带多种长链脂肪酸和磷酸基团。
糖的羟基与磷酸或羧酸等反应生成酯
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本章摘要
生命元素中，碳元素具有特别重要的作用。生物大分子的基本性 质取决于有机化合物的碳骨架和功能基团。蛋白质、核酸、脂类和 多糖等，都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。卵磷脂是生物膜脂质双层的主要成分。 蛋白质是细胞最重要的结构成分并参与所有的生命活动过程。 蛋白质的特定构像对于蛋白质的功能起决定性的作用。 核酸包括脱氧核糖核酸（DNA)和核糖核酸(RNA)两类。DNA是右 旋的双螺旋结构。DNA是遗传信息的携带者。贮存遗传信息的特殊 DNA片段称为基因，它决定蛋白质的功能。RNA是一类单链分子，在 蛋白质的合成中起重要作用。1953年 Watson和Crick建立了DNA双螺 旋结构理论，奠定了现代分子生物学基础。
生物体中的有机化合物 主要含有羟基、羰基、 羧基和氨基等功能基团 ， 这些功能基团几乎都 是极性基团。功能基团 的极性使得生物分子具 有亲水性，有利于这些 化合物稳定于有大量水 分子存在的细胞中。
脱水缩合反应与水解反应
由生物单体分子合成生 物大分子多聚体往往涉 及与功能基团相关的脱 水反应，又称为脱水缩 合反应。 使生物大分子多聚体分 解为单体的分解反应往 往需要有水分子参与， 因此又称为水解反应。 水解反应是脱水缩合反 应的逆反应
4
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
生命的基本化学组成
原子和分子——生命的化学基础 糖类化合物 脂类化合物 蛋白质 核酸
4.1 原子和分子——生命的化学基础
生物体的主要元素
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、K、Na、Ca、等，以上 7种元素约占生物体的99.35%，其中 C、H、O、N 4种元素占96%。 微量元素：铁、铜、锌、锰、钼、 钴、镍、镉、锡、硅、碘等。
生物体中的生物分子
不同的生物体，其分子组成也大体相同
1.蛋白质 蛋白质 2.核酸 核酸
方向 性
氨基酸
肽键
核苷酸 磷酸二酯键 单糖 脂肪酸 糖苷键 C-C、双键、羰基等 、双键、
生物大分子
3.多糖 多糖 4.脂类 脂类
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。蛋白质结构与功能的关系
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。
蛋白质的空间结构
一级结构
二级结构
三级结构
四级结构
4.5 核酸
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 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
蛋白质是由20种氨基酸组成的生物大分子
氨基酸结构的共同特点 在于，在与羧基相连的 碳原子（α-碳原子）上 都有一个氨基，另一个 R基。
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
NH
一个氨基酸的α氨基与另一个氨基酸的α羧基脱水 缩合，形成肽键并生成二肽 二肽化合物。不同数目的 二肽 氨基酸以肽键顺序相连形成多肽 多肽，多肽形成蛋白 多肽 质分子的亚单位。
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。
DNA双螺旋结构的发现
1951年 Watson 23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Franklin Wilkins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，Waterson 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。
单糖
•
重要的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、 脱氧核糖等
• •
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
二糖
•
重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等
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
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。
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。
有机化合物的碳骨架和功能基团
在生命元素中，碳原子 具有特别重要的作用， 碳原子相互连接成链或 成环，形成各种生物大 分子的基本结构。
碳碳之间可以不同的键型相结合，形成不同长度的链状、分 支链状或环状结构。
碳骨架 结构排列和长短决定了有机化合物的基本性质
生物大分子的基本性质还 取决于与碳骨架相连接的 功能基团
DNA的碱基是 A、T、G、C， RNA的碱基是 A、U、G、C。
脱氧核糖核酸或核糖核酸
T T
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
T
DNA双螺旋结构
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。
•
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
类固醇
类固醇如胆固醇等脂类也是细胞膜的重要成分
4.4 蛋白质
蛋白质的主要种类和功能
• • • • • • • •
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
多糖
•
重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等
4.3 脂类(lipids)化合物
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、O 3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
▲
组成脂类的基本单位： 组成脂类的基本单位：甘油和脂肪酸 一般常温下呈液态的称为油，这一类脂
肪酸的羟基多数为不饱和的，而呈固态或 者半固态的称为脂肪，其中脂肪酸的羟基 多数是饱和的。
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。
磷脂
•
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
4.2 糖类化合物
糖分子含C、H、O 3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，糖类是细胞 重要的结构成分，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