普通生物学:第2章 生命的化学基础

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氨基酸的α碳原子为手性碳原子,根据旋光性的不同, 左旋和右旋氨基酸分别命名为L- α-氨基酸(左旋)和 D- α-氨基酸(右旋),两者之间互为镜像体。 生物界种的各种蛋白质(除一些细菌的细胞壁中的短肽 和个别抗生素外)几乎都是由L- α-氨基酸所构成;含 D- α-氨基酸的极少。
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
每一条肽链都有特定的氨基酸序列,并在蛋白质中具有特 定的三维空间构象。
寡肽:含有 10 左右氨基酸残基 (如二肽、五肽、八肽)
多肽:含 10-20 个氨基酸残基 蛋白质:含几十个氨基酸残基 注意:肽链分子的两端有自由的α氨基或α羧基,有 方向性,分别成为氨基末端( N-末端)和 羧基末端 ( C-末端); 肽链的顺序方向定义为从氨基端到羧基端的方向
蛋白质的三级结构是指整条肽链盘绕 折叠形成一定的空间结构形状。如纤 维蛋白和球状蛋白。
蛋白质的四级结构是指各条肽链之间 的位置和结构。所以,四级结构只存 在于由两条肽链以上组成的蛋白质。
α-螺旋
一级结构
β-折叠
二级结构
三级结构
四级结构
血红蛋白质的三级结构和四级结构
2)、 维持生物大分子高级结构的重要因 素--非共价键
C=O • • • • • • C-N • • • • • •
C-OO —• • • • • •
H-O
氢键
H
+H3 N- 盐 键
非共价键的键强度很小,所以
A、需要多个非共价键才足以维持高 级结构的稳定;
吡喃型
(葡萄糖结构式)
单糖的生物功能: A、作为多糖的组成元件 B、作为燃料 C、组成寡糖参与细胞信号传递
4)氨基酸
氨基酸是同时具有α-氨基和α-羧基的小分子
(氨基酸通式)
参与蛋白合成的共有20种天然氨基酸的α碳原子上均连 接这4种基团,即: α羧基、 α氨基,一个H原子和一 个R基(除甘氨酸中为H原子外)R基代表任意基团。
参加大分子核酸组成的共有8种核苷酸
DNA水解液中
RNA水解液中
Байду номын сангаас
腺脱氧核苷酸(dAMP) 腺苷酸(AMP)
鸟脱氧核苷酸(dGMP) 鸟苷酸(GMP)
胞脱氧核苷酸(dCMP) 胞苷酸(CMP)
胸腺脱氧核苷酸(dTMP) 尿苷酸(UMP) 另外还有一些重要的具有生物活性的核苷酸
具有生物活性的核苷酸
(cAMP), cGMP参与细胞信 号传递
一个氨基酸的羧基和另一个 氨基酸的氨基脱水缩合形成肽键
一条肽链的两端有不同结构和性质: 一端的氨基酸残基带有游离氨
基,称氨基端; 另一端的氨基酸残基带有游离
羧基,称羧基端。
2)、单糖通过糖苷键联成多糖链
(1) 贰糖
对贰糖结构的了解包括弄清楚:
单糖基成份
α-还是β-糖苷键
取代位置
麦芽糖
一条多糖链的两端有不同结构和性质: 一端的糖基有游离的半缩醛羟基,称还原端; 另一端的糖基没有游离的半缩醛羟基, 称非还原端。
生物小分子:
氨基酸、核苷酸
生物大分子: 蛋白质、核酸、多糖、
脂质
组成细胞分子中的四种功能团:
O 羟基:—OH; 羰基:—C— 羧基:—COOH; 氨基:— NH2
生物小分子和生物大分子的关系
小分子 大分子 复合大分子
单糖 多糖
糖蛋白
氨基酸 蛋白质 糖脂
核苷酸 核酸
脂蛋白
(脂类) (由小分子到大分子)
作 用:
(1) 游离态,调节细胞的渗透压、PH值; (2) 合成有机体的原料; (3) 与有机物质结合,组成具有特殊性质的蛋
白质或作为酶的辅助因子,参与代谢活动。
3)单糖
多羟基醛或多羟基酮及其缩合物和某些衍生物称为糖。
(葡萄糖结构式)
天然单糖 大多数是 D-型糖
C1上羟基位置不同 时出现α-,β-两种 构型
有生物活性(代谢调节、信号传递等)
5)核苷酸(组成核酸的结构单位)
核苷酸分子由三个部分组成: 碱基:嘌呤(双环分子)、 嘧啶(单环分子) 戊糖:RNA为核糖、DNA为脱氧核糖 磷酸:
DNA的碱基是: A、T、G、C
RNA的碱基是: A、U、G、C
脱氧核糖或核糖 上第1’位碳原子 与嘌呤或嘧啶结 合,就成为脱氧 核苷或核苷;第5’ 位碳原子在与磷 酸结合,就成为 脱氧核糖核苷酸 或核糖核苷酸。
第二章:生命的化学基础
一、原子和分子
1. 组成生命的化学元素
在自然界的130种元素中, 以O、Si、Al、Fe为最多, 而生物体中仅有25—26种是必须的, O、H、C、N普 遍存在, P、S、Na、K、Mg、Ca、Cl等为主要元素。
由上述元素构成化合物,形成小分子和大分子物质
细胞的化学组成
水、无机盐、单糖、
合成大分子 (聚 合)
大分子分解 (水 解)
2、构成生物的小分子
1)水
游离水和结合水
水占生物体的 60% —90%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:水分子的极性,
水分子之间的氢键,内聚力、溶解性质,电 离性,pH
2)无机盐:
存在方式:一般都以离子状态存在
RNA 核糖 有尿嘧啶, 无胸腺嘧啶
➢ 一端的核苷酸,其5 -C没有进入磷酸二 酯键,称 5 ’ 末端;
➢ 另一端的核苷酸, 其3-C没有进入磷酸 二酯键,称 3 ’ 末端。
4、生物大分子的高级结构
1)、蛋白质的高级结构
蛋白质的一级结构是指肽链中氨基 酸的排列顺序
蛋白质的二级结构是指邻近几个氨 基酸形成的一定的结构形状。 如:α-螺旋和β-折叠
麦 芽 糖 的 结 构
(2)淀粉和纤维素都由葡萄糖组成,它们 之间主要区别在于α-糖苷键和β- 糖苷键的区别
(3)注意:多糖链也有方向性,有还原 端和非还原端
糖原 淀粉 纤维素
3)、核苷酸通过磷酸二酯键联成核酸
(1) 核酸链也有方向性 (2) DNA 和 RNA 在组成成份上有差别
DNA 脱氧核糖 有胸腺嘧啶, 无尿嘧啶
ATP参与能量代谢
二、组成生物的大分子
生物大分子主要有三大类: 蛋白质、 核酸、多糖、 (脂 质)
它们都是由生物小分子单体通过特有的共价键 联结而成。
(2) (1)
(1) 碱基—糖之间是β—糖苷键 (2) 糖—磷酸之间是磷酸酯键
1)、氨基酸通过肽键联成肽链
氨基酸种的α羧基和另一个氨基酸种的α氨基发生脱水缩合, 生成的化学键称为肽键,并生成二肽化合物,多个氨基酸 以肽键顺序相连形成多肽;
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