生命的化学基础
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生命的化学基础
http://ibi.cqupt.edu.cn/department/course/biology/index.html 普通生物学课程网站
整理ppt
1
不同类型的细胞结构和功能不同，但化学 组成基本相似———生命的物质基础
一、元素组成
无机界的 C、H 、O 、N 、P 、S 二、分子组成
主要的阴离子有：Fe2+或
Fe3+
Cl—、 PO4 3 -和 Na+
HCO3—
K+
血红蛋白、细胞色素、过氧化 物酶和铁蛋白的组成成分
维持膜电位
参与蛋白质合成和某些酶促合 成
主要的阳离子有：Mg2+
叶绿素、磷酸酶
Na+、K+、Ca2+M、n2+
Mg2+、Fe2+、 Cu2+ Fe3+、Mn2+、 Cu2+、Co2+、 Co2+
整理ppt
5
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
Sn （锡）影响骨钙化速度；
Si （硅）矽肺，Si浸润细胞。
Se （硒）缺硒产生克山病，与肝功能，冠心病发病和防 治有关.
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6
功能
1、构成原生质 2、组成多种多样的化合物 3、影响生物体的生命活动
1、水和无机盐 2、糖类 3、脂类 4、蛋白质 5、核酸
整理ppt
2
一、元素组成
生命形式多样，但基本元素构成是基本一致的
% OC H N 人 65 18 10 8 杆菌 69 15 11 8
P S 其他 1.0 0.25 2.75 1.2 1.00 5.00
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3
基本元素：C，H，O，N，S，P，K，Ca 等占人 体99.35%。
由C、H、O组成，H:O远大于2，不溶于水， 能溶于非极性溶剂，类别较多，结构差异 很大
功能:
– 生物膜的组成，磷脂、胆固醇 – 储存能量 – 生物表面的保护层 – 很好的绝缘体，保温 – 生物学活性
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26
（1）脂肪
甘油和脂肪酸结合而成，甘油的每一个-OH 和脂肪酸的-COOH结合，形成酯键。
Mo2+
Mo2+
肽酶 酪氨酸酶、抗坏血酸氧化酶 肽酶 硝酸还原酶、黄嘌呤氧化酶
Ca2+
钙调素、肌动球蛋白、ATP酶
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11
作用： – （1）对细胞的渗透压和PH起着重要作用 – （2）酶的活化因子和调节因子， Mg2+ ， Ca2+ – （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+
半缩醛羟基
葡萄糖
果糖
半乳糖
半缩醛羟基
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18
寡 糖（oligosaccharides）
麦芽糖、蔗糖、乳糖
-麦芽糖
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19
蔗糖
α-D-葡萄糖残基
β-D-果糖残基
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20
乳糖
β-D-半乳糖残基
D-葡萄糖残基
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21
多糖
由很多单糖分子缩合脱水而成的分支或不分支的长链 分子，如淀粉、糖原、纤维素
整理ppt
22
多糖（polysaccharides）
• 均一多糖 淀粉 – 植物细胞（谷粒，块根，果实） 糖原 – 动物细胞（如肝细胞中的糖原） 纤维素 – 植物细胞 木材-50%纤维素，棉花-90%纤维素
• 非均一多糖 透明质酸 软骨素
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23
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24
纤维素
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25
3、脂类 生命体的重要构件和储能物质
+
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（2）蜡（wax）
由长链脂肪酸和长链一元醇脱水而成，皮肤表面，毛、 羽、植物叶及果实表面以及昆虫体表
（3）磷脂（phospholipids）
磷酸甘油脂，甘油的一个α-羟基和磷酸结合成酯
存在与细胞的膜系统中，在脑、
肺、肾、心、骨髓、卵及大豆细胞中 含量丰富。
卵磷脂、脑磷脂、丝氨酸磷脂等。
组成：C:H:O=1:2:1
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14
糖的分类
单糖- 构成各种糖分子的基本单位 寡糖- 由少数几个（2-10）单糖分子连
接 多糖 –大量单糖分子连接形成的糖 结合糖－糖脂、糖蛋白和蛋白多糖等
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15
单糖分类
丙糖 丁糖 戊糖 己糖
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16
重要的单糖
甘油醛
核糖
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脱氧核糖
17
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。
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12
有机物
糖(Carbohydrate) 脂类(Lipid) 蛋白质(Protein) 核酸(Nucleic acid)等
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13
1、糖类
功能：
1. 生命活动所需能量来源； 2. 与生物体的结构有关； 3. 储藏的养料； 4. 分子识别作用； 5. 具有润滑保护作用。
– 很强的结合能力、最好的极性溶剂，对于物质的运输、生命 中化学反应的进行,正常的新陈代谢具有重要意义；
– 水的比热为1cal/g,在温度改变时,热量的需求和释放较大， 使细胞的温度和代谢速率得以保持稳定,维持体温；
– 固态水比液态水的密度低，有利于水生生物的生存。
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10
无机盐
离子种类 在细胞中的作用
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7
二、分子组成
不同类型的细胞，分子组成大致相同， 但是这些物质的相对含量相差很大。
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8
无机物
水(water)—生命的源泉
无机盐(mineral) 离子 —调节生命的环境
细胞渗透压 PH 酶的活化
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9
Baidu Nhomakorabea 水和无机盐
水
水的特性符合生物生存的需要：
– 水是极性分子，形成极性共价键，可以和相邻的水分子形成 不稳定的氢键，使水有较强的内聚力和表面能力；
其它元素：Na，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
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4
微量元素
Fe 氧的运送和酶的活性有关，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， Mn （锰）与酶的活性有关。 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。
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（4）其他脂类
类固醇 — 特殊芳香族结构，理化性质与脂肪相近 萜类 — 结构与类固醇相似。
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1
不同类型的细胞结构和功能不同，但化学 组成基本相似———生命的物质基础
一、元素组成
无机界的 C、H 、O 、N 、P 、S 二、分子组成
主要的阴离子有：Fe2+或
Fe3+
Cl—、 PO4 3 -和 Na+
HCO3—
K+
血红蛋白、细胞色素、过氧化 物酶和铁蛋白的组成成分
维持膜电位
参与蛋白质合成和某些酶促合 成
主要的阳离子有：Mg2+
叶绿素、磷酸酶
Na+、K+、Ca2+M、n2+
Mg2+、Fe2+、 Cu2+ Fe3+、Mn2+、 Cu2+、Co2+、 Co2+
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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
Sn （锡）影响骨钙化速度；
Si （硅）矽肺，Si浸润细胞。
Se （硒）缺硒产生克山病，与肝功能，冠心病发病和防 治有关.
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6
功能
1、构成原生质 2、组成多种多样的化合物 3、影响生物体的生命活动
1、水和无机盐 2、糖类 3、脂类 4、蛋白质 5、核酸
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一、元素组成
生命形式多样，但基本元素构成是基本一致的
% OC H N 人 65 18 10 8 杆菌 69 15 11 8
P S 其他 1.0 0.25 2.75 1.2 1.00 5.00
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基本元素：C，H，O，N，S，P，K，Ca 等占人 体99.35%。
由C、H、O组成，H:O远大于2，不溶于水， 能溶于非极性溶剂，类别较多，结构差异 很大
功能:
– 生物膜的组成，磷脂、胆固醇 – 储存能量 – 生物表面的保护层 – 很好的绝缘体，保温 – 生物学活性
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（1）脂肪
甘油和脂肪酸结合而成，甘油的每一个-OH 和脂肪酸的-COOH结合，形成酯键。
Mo2+
Mo2+
肽酶 酪氨酸酶、抗坏血酸氧化酶 肽酶 硝酸还原酶、黄嘌呤氧化酶
Ca2+
钙调素、肌动球蛋白、ATP酶
整理ppt
11
作用： – （1）对细胞的渗透压和PH起着重要作用 – （2）酶的活化因子和调节因子， Mg2+ ， Ca2+ – （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+
半缩醛羟基
葡萄糖
果糖
半乳糖
半缩醛羟基
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寡 糖（oligosaccharides）
麦芽糖、蔗糖、乳糖
-麦芽糖
整理ppt
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蔗糖
α-D-葡萄糖残基
β-D-果糖残基
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20
乳糖
β-D-半乳糖残基
D-葡萄糖残基
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21
多糖
由很多单糖分子缩合脱水而成的分支或不分支的长链 分子，如淀粉、糖原、纤维素
整理ppt
22
多糖（polysaccharides）
• 均一多糖 淀粉 – 植物细胞（谷粒，块根，果实） 糖原 – 动物细胞（如肝细胞中的糖原） 纤维素 – 植物细胞 木材-50%纤维素，棉花-90%纤维素
• 非均一多糖 透明质酸 软骨素
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23
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24
纤维素
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25
3、脂类 生命体的重要构件和储能物质
+
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27
（2）蜡（wax）
由长链脂肪酸和长链一元醇脱水而成，皮肤表面，毛、 羽、植物叶及果实表面以及昆虫体表
（3）磷脂（phospholipids）
磷酸甘油脂，甘油的一个α-羟基和磷酸结合成酯
存在与细胞的膜系统中，在脑、
肺、肾、心、骨髓、卵及大豆细胞中 含量丰富。
卵磷脂、脑磷脂、丝氨酸磷脂等。
组成：C:H:O=1:2:1
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糖的分类
单糖- 构成各种糖分子的基本单位 寡糖- 由少数几个（2-10）单糖分子连
接 多糖 –大量单糖分子连接形成的糖 结合糖－糖脂、糖蛋白和蛋白多糖等
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单糖分类
丙糖 丁糖 戊糖 己糖
整理ppt
16
重要的单糖
甘油醛
核糖
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脱氧核糖
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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。
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有机物
糖(Carbohydrate) 脂类(Lipid) 蛋白质(Protein) 核酸(Nucleic acid)等
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1、糖类
功能：
1. 生命活动所需能量来源； 2. 与生物体的结构有关； 3. 储藏的养料； 4. 分子识别作用； 5. 具有润滑保护作用。
– 很强的结合能力、最好的极性溶剂，对于物质的运输、生命 中化学反应的进行,正常的新陈代谢具有重要意义；
– 水的比热为1cal/g,在温度改变时,热量的需求和释放较大， 使细胞的温度和代谢速率得以保持稳定,维持体温；
– 固态水比液态水的密度低，有利于水生生物的生存。
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无机盐
离子种类 在细胞中的作用
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二、分子组成
不同类型的细胞，分子组成大致相同， 但是这些物质的相对含量相差很大。
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无机物
水(water)—生命的源泉
无机盐(mineral) 离子 —调节生命的环境
细胞渗透压 PH 酶的活化
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Baidu Nhomakorabea 水和无机盐
水
水的特性符合生物生存的需要：
– 水是极性分子，形成极性共价键，可以和相邻的水分子形成 不稳定的氢键，使水有较强的内聚力和表面能力；
其它元素：Na，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
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微量元素
Fe 氧的运送和酶的活性有关，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， Mn （锰）与酶的活性有关。 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。
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（4）其他脂类
类固醇 — 特殊芳香族结构，理化性质与脂肪相近 萜类 — 结构与类固醇相似。