最新《基础生命科学》生命的基本化学组成 (3)
《生命的化学组成》PPT课件
9
生物界与非生物界的关系
1. 统一性 2. 差异性
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10
• 小分子 • 单糖 • 氨基酸 • 核苷酸 • 脂类
生物小分子
大分子 多糖 蛋白质 核酸
复合大分子 糖蛋白 糖脂 脂蛋白
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11
1 水 对生物体非常重要
• 水占生物体的60-70%以上的重量 • 地球上生命起源于水中，陆生生物
生命的化学组成
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1
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2
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3
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4
一、组成生物体的化学元素
• 1、种类：常见的有20多种，不同生物的 元素种类大体相同
• 2、含量：不同生物的同种元素的含量不 同，同种生物不同元素含量不同。
• 常量元素：含义、种类 • 微量元素：含义、种类
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8
岩石圈的成分%
人体的成分%（鲜重）
氧
47
氢
63
硅
28
氧
25.5
铝
7.9
碳
9.5
铁
4.5
氮
1.4
钙
3.5
钙
0.31
钠
2.5
磷
0.22
钾
2.5
氯
0.03
镁
2.2
锌
0.06
钛
0.46 硫
0.05
氢
0.22 钠
0.03
碳
0.19 镁
0.01
所有其它 ﹤0.1 完整版所课有件pp其t 它 ﹤0.1
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26
维生素D：促进骨骼对钙的吸收和沉积。 佝偻病和成人骨质软化症。人体皮肤含
第2章 生命的基本化学组成-simple
第3节 脂 类
1）脂肪 2）饱和脂肪酸和
不饱和脂肪酸 3）磷脂 4）甾醇类 5）萜类 6）蜡
脂肪酸
脂肪酸（fatty acid）是指一端含有一个羧基 的长的脂肪族碳氢链。脂肪酸是最简单的 一种脂，它是许多更复杂的脂的成分。
脂肪酸在有充足氧供给的情况下，可氧化分 解为CO2和H2O，释放大量能量.脂肪氧化 时释放的能量约为糖类的两倍,因此脂肪 酸是机体主要能量来源之一。
脂肪酸的组成
饱和脂肪酸（saturated fatty acid）：不含 有—C=C—双键的脂肪酸。
不饱和脂肪酸（unsaturated fatty acid）： 至少含有—C=C—双键的脂肪酸。
必需脂肪酸（occential fatty acid）：维持 哺乳动物正常生长所必需的，而动物又 不能合成的脂肪酸，如亚油酸，亚麻酸。
酸性氨基酸:中性溶液中分子带负电
碱性氨基酸:中性溶液中分子带正电
不带电极性氨基酸
非极性氨基酸
必需氨基酸
必需氨基酸（essential amino acid）：人体 （或其它脊椎动物）必不可少，而机体 内又不能合成的，必须从食物中补充的 氨基酸，称必需氨基酸。
对成人来说，这类氨基酸有8种，包括赖氨 酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨 酸、缬氨酸、色氨酸和苯丙氨酸。对婴 儿来说，组氨酸也是必需氨基酸。
碳骨架分子的性质
碳骨架分子的性质取决于: 1) 碳骨架的长度 2) 碳骨架的排列 3) 共价键的形式 4) 与碳骨架连接的基团 5) 是否环化
有 机 分 子 功 能 基 团
生命有机分子的种类
1）糖类 2）脂类 3）蛋白质 4）酶 5）核酸
生物大分子
细胞中由有机分子聚合组成的复杂大分子 的聚合体称为生物大分子,主要为糖类,蛋白 质和核酸. 组成生物大分子的单个有机化合物称为单 体.糖类,蛋白质和核酸由不同的单体分子组 成.
生命的化学基础
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）
生物化学生命基础的化学组成
生物化学生命基础的化学组成生物化学是研究生物系统中分子和化学反应的科学领域。
生物化学研究的核心是探索生命的基本单位细胞中的化学组成和相互作用。
生命的基础是细胞，而细胞的活动则是由不同种类的分子组成的。
本文将介绍生命体的化学组成以及其中的重要分子和反应。
1. 水是生命的基础生物体中最常见和最重要的分子是水。
水是一种极为重要的溶剂，几乎所有生物分子在水中溶解或者在水中进行反应。
此外，水还参与许多重要的生物过程，如代谢、运输和细胞结构的维持。
2. 碳水化合物碳水化合物是生物体中最常见的有机分子之一。
它们由碳、氧和氢原子组成，且它们的分子结构多样。
碳水化合物在能量供应、结构支持以及信息传递等方面起着重要的作用。
常见的碳水化合物包括单糖（如葡萄糖）、双糖（如蔗糖）和多糖（如淀粉和纤维素）。
3. 脂质脂质是生物体中的另一类重要分子。
它们通常不溶于水，但可以溶解于有机溶剂。
脂质在生物体中起到构建细胞膜、储存能量和传递信号等关键作用。
常见的脂质包括甘油三酯、磷脂和类固醇。
4. 蛋白质蛋白质是生物体中最重要的大分子之一，其由氨基酸组成。
蛋白质在生物体中扮演了许多关键角色，包括酶催化反应、结构支持、传递信号和运输分子等。
蛋白质的结构多样，其功能与结构密切相关。
5. 核酸核酸是生物体中存储和传递遗传信息的关键分子。
RNA和DNA是两种最重要的核酸。
RNA通过转录形成，参与蛋白质的合成和调控。
DNA则携带着生物体的遗传信息，并在细胞分裂时起到重要作用。
6. 微量元素的重要性生物体还需要一些微量元素来维持生命活动。
这些微量元素包括铁、镁、钾、钙等。
微量元素是许多生物分子的组成部分，同时也参与了多种酶的催化反应。
在生物化学中，以上提到的分子和反应只是冰山一角。
生命的化学组成非常复杂，有很多其他的重要分子和反应，这些化学组成是生物体能够存活和繁衍的基础。
了解生物化学对于理解生命的起源、发展以及疾病的发生机制都具有重要意义。
是生物学、化学和医学等科学领域的交叉学科。
生命的化学组成基础
蛋白质是生物体的重要组成成分 蛋白质一词最初来源于希腊文II，是“最原初的”，
“第一重要的”意思。蛋白质在生物体中占有特殊的地位。 它占细胞干重的一半以上，是生命的物质基础。
许多蛋白质（酶）具有催化活性，参与几乎所有的生命 活动过程，物质运输、营养储存、肌肉收缩、肌体防御功 能、信息传递受体、调节蛋白等。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
6.碘 甲状腺素的主要成分。促进机体生长和智力发育。 7.氟 预防龋齿和老年骨质疏松症，促进伤口愈合、 铁的吸收。 8.铜 细胞色素C氧化酶、血浆铜兰蛋白等组成成分， 促进铁的吸收，保护神经系统的正常运转。 9.铬 人体和动物必不可少的一种微量元素。是葡萄糖耐 量因子的组成成分，具有激活胰岛素和降低血糖的作用。 其它 锗、锰、镁、磷、铝、汞
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水
生命 活动 之本
水与健康
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三、生物有机分子
（一） 氨基酸与蛋白质
1、氨基酸
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天然存在的氨基酸180多种，蛋白质中的氨基酸共有20 种。其通式上的R基团的不同结构决定不同的氨基酸，也决 定各种氨基酸在溶解度以及在其它特性上的差异。
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第一节 参与细胞组成的生物元素、 生物小分子和生物大分子
一、自然界中的元素
原子核 原子
质子 中子
电子
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同位素—— 原子核内质子数相同，但中子数不同，这些原子虽然
有不同的质量，但是化学性质相同，仍然属于同一种元素， 在元素周期表中占有同样的位置。
1.氨基酸的通式
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生物化学生命的化学基础
生物化学生命的化学基础生物化学，作为生命科学的重要分支之一，研究了生命体内化学物质的组成、结构、性质及其变化规律等诸多问题。
生命的存在离不开化学的基础，因为生命过程本质上是一系列的化学反应。
本文将从生物大分子、代谢和能量转化、DNA及蛋白质合成等几个方面，探讨生物化学在生命中的重要作用。
一、生物大分子的重要性生物体内存在着大量的生物大分子，如蛋白质、核酸和多糖等。
这些生物大分子是生命的基础组成部分，也决定了生命体内的许多特性。
例如，蛋白质是构成细胞结构的主要成分，同时也是参与酶的催化、携氧和免疫等功能的重要分子。
核酸则是存储和传递遗传信息的关键分子，DNA是构成基因的载体，RNA在蛋白质合成中发挥重要作用。
多糖则参与细胞结构的构建以及能量储存等方面。
二、代谢和能量转化的关键过程代谢是指生物体内化学物质的合成和降解过程。
生物体具有自我调节的能力，通过代谢来维持正常的生命活动。
其中，能量转化是代谢的核心过程之一。
生物体通过将食物中的化学能转化为细胞内的能量供应，实现自身的生长、发育、运动和维持体温等功能。
而这些能量转化过程主要依赖于葡萄糖的分解和氧化。
三、DNA及蛋白质合成的调控机制DNA和蛋白质是生命中最重要的两类生物大分子。
DNA携带了生物体遗传信息的编码，而蛋白质则是根据DNA指令合成的。
DNA的复制和蛋白质的合成都受到复杂的调控机制的影响。
DNA复制的过程中，酶的参与使得DNA链得以顺利分离、复制和再合成。
而蛋白质的合成则通过核糖体和tRNA的配合来完成，其中包括了转录和翻译两个过程。
这些调控机制保障了遗传信息的传递和生物体的正常发育。
总结起来，生物化学拓展了我们对生命的理解。
通过研究生物大分子、代谢和能量转化、DNA及蛋白质合成等方面，我们可以更深入地了解生命的基础组成和核心过程。
生物化学的发展也为人类生命的研究和健康的保护提供了重要的理论基础。
进一步的研究将有助于揭示更多关于生命的奥秘，并为解决与生命相关的问题提供更有效的方法和思路。
生命的化学基础
2、核酸的高级结构
Erwin Chargaff （1905－1995）
Chargaff ’s rule： A%＝T% G%＝C%
DNA molecule X-ray diffraction Rosalind Franklin Rosalind Franklin and DNA. 1920-1958 James Watson, Francis Crick, and Maurice Wilkins received a Nobel Prize for the double-helix model of DNA in 1962, four years after Franklin's death at age 37 from ovarian cancer
第四章 生命的化学基础
主讲：秦桂香
青海大学生物科学系
第一节
自然界
构成生命的元素和分子
所有的 生命物 体都由 三类物 质组成 水、无 机离子 和生物 分子
一、生命体的元素组成
组成生命体的物质是极其复杂的。但在地球上
存在的92种天然元素中，只有28种元素在生物 体内被发现 第一类元素：包括C、H、O和N四种元素，是 组成生命体最基本的元素。这四种元素约占了 生物体总质量的99%以上。 第二类元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和 Mg。这类元素也是组成生命体的基本元素。 第三类元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。 是生物体内存在的主要少量元素。 第四类元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、I、 Mo、Se、Si等。
（4）参与血凝过程：钙为一种凝血因子， 在凝血酶原转变为凝血酶时起催化作用。 没有钙，血液凝固将出现障碍。
（5）其他：钙离子具有调节渗透压和维持 酸碱平衡等作用。此外，钙是各种生物 膜的成分，是维持细胞内胶质完整性所 必需。
基础生命科学课后思考题答案()
基础生命科学课后思考题答案()生命科学导论思考与讨论习题解答刘贵忠第一章1．生物同非生物相比，具有哪些独有的特征?由于不可能对生命进行确切定义，但是我们可以将生命的基本特征总结如下：(1)生命的基本组成单位是细胞。
(2)新陈代谢：生命体无时无刻都在进行着物质和能量的代谢，新陈代谢是生命的最基本特征。
(3)繁殖：生物体有繁殖的能力。
(4)生长：生物体具有通过同化环境中的物质来增加自身物质重量的能力。
(5)应激性：生物体有对刺激物——内部或外部环境的改变做出应答的能力。
(6)适应性：生物体可以通过其结构、功能或行为的变化来适应特定环境以生存下去。
(7)运动：包括生物体内的运动(生命运动或新陈代谢)或生物体从一处移至别处。
(8)进化：生物具有个体发育和系统进化的历史。
2．有些同学在高中阶段对生物学课程并不十分感兴趣，请分析原因。
对如何学好大学基础生命科学课程提出你的建议。
生命是一个未知的谜，学好生命科学最重要的是要合兴趣，对生命奥秘的探索需要付出艰辛的劳动，但一旦有所理解或有所启示，兴趣便会油然而生。
学习生命科学不但要继承前人总结的宝贵经验和理论．更需要创新。
问题的提出必须基于观察和实验，面答案必须能被进一步的观察和实验所证实。
努力思考这些有意义的问题将会使学习逐渐深入。
生命科学是实验科学，实验是一个非常重要的方面，实验使我们很好的理解这些基本概念与原理。
科学实验和观察是假设成为理论的桥梁。
生命科学的学习离不开实验．生物学实验可以提高我们的动手能力、分析问题和解决问题的能力。
3．一位正准备参加高考的学生家长问：生命科学类专业将来的就业前景如何?请您对这一问题作比分析和回答。
21世纪生命科学的发展前景比任何其他的学科都要广阔。
生物已经进入了分子生物学时代，可以从基因的角度进行研究开发。
学习课程包括一般生物学、动物学、植物学、微生物学、生态学、胚胎学和基因学。
而化学、物理、数学方面的课程是其不可缺少的基础科学，为理解生物学提供必需的适当背景和方法理论。
生命的化学基础
14 种 微量元素（含量少于 0.01%)
Ni Cr Cu Co F I Fe Mn Mo Se Si Sn V Zn
生命的化学基础
3
➢生命形式多样，但基本元素构成是基本一致的。
% O C H N P S 其他 人 65 18 10 8 1.0 0.25 2.75 杆菌 69 15 11 8 1.2 1.00 5.00
Mn 与酶的活性有关。 Co 与酶的活性有关。青春期少女0.015mg/每日。
V 软体动物富有钒；鱼体含量较低。 F 牙齿健康有关，缺氟产生龋齿；过多则斑齿
和氟中毒。 Cr 铬与糖的分解有关。胰岛素加强剂，致癌。
生命的化学基础
6
一、元素组成
Ni 植物中15－55ppm，人为0.1ppm；急性白血 病，25μg/ml。
➢不同器官含水不一样：眼球含水 脑含水 甲状腺含水 肌肉含水 骨骼含水
生命的化学基础
98% 55%
80% 60%
99% 86% 水:
水是生物体内重要组成部分，是机体进行一 切生物化学变化的媒介物质。如果无水，酶的活 动便无法进行。
生命的化学基础
10
1. 水
生命的化学基础
24
1. 单糖
生命的化学基础
25
1. 单糖
生命的化学基础
26
1. 单糖
链式与环式的转换
生命的化学基础
27
1. 单糖
葡萄糖分子分为船式与椅式构象，椅式构象稳定。
生命的化学基础
28
1. 单糖
不对称碳原子——旋光性
生命的化学基础
29
2. 寡糖
双糖——由两个单糖分子通过羟基失水缩聚而成
第一章 生命的化学基础
《基础生命科学》生命的基本化学组成
碳水化合物 是由碳、氢、 氧三种元素 组成的有机
化合物
碳水化合物 的主要功能 是为生物体
提供能量
碳水化合物 的结构可以 分为单糖、 二糖和多糖
三种类型
单糖是最简 单的碳水化 合物，如葡 萄糖和果糖
二糖是由两 个单糖通过 糖苷键连接 形成的，如 蔗糖和麦芽
糖
多糖是由许 多单糖通过 糖苷键连接 形成的大分 子，如淀粉
蛋白质之间的相互作用可以形成蛋白质复合物，参与生物体内的各种 生理过程 蛋白质之间的相互作用可以调节生物体的生长、发育和疾病发生等 过程
核酸之间的相互作用
核酸是生命的基本化学组成之一，包括DN和RN
DN和RN之间的相互作用主要通过碱基配对和氢键形成
碱基配对是DN和RN分子中碱基之间的相互识别和结合
和纤维素
脂质的结构与功能
脂质的分类： 脂肪、磷脂、 糖脂等
脂肪的结构： 甘油三酯，由 甘油和脂肪酸 组成
磷脂的结构： 由甘油、脂肪 酸和磷酸组成
糖脂的结构： 由糖和脂肪酸 组成
脂质的功能： 构成细胞膜、 参与信号传导、 储存能量等
蛋白质的结构与功能
蛋白质的基本组成单位：氨基 酸
蛋白质的二级结构：α-螺旋、 β-折叠、β-转角等
蛋白质的演化历 程：从简单到复 杂，从水生到陆 生
蛋白质的演化机 制：自然选择和 基因突变
核酸的演化
核酸的起源：原 始海洋中的有机 分子
核酸的种类： DN和RN
核酸的功能：遗 传信息的传递和 表达
核酸的演化历程： 从简单到复杂， 从单链到双链
THNK YOU
汇报人：XX
糖与糖之间的相 互作用：糖与糖 之间的化学反应， 如糖酵解、糖异 生等
生命的化学组成
第一页，课件共72页
1. 生命的化学元素
1.1 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。
第三十页，课件共72页
维生素A
在红、黄、绿植物中含有的类胡萝卜素中约有1/10为A原
，如α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素，其中以β-胡
萝卜素活性最高。维生素A的最好来源是动物肝脏（
6500μg/100g），维生素A原的良好来源深色蔬菜与水果 ，如胡萝卜（835μg/100g）、西兰花（800μg/100g）、 红薯（709μg/100g）、哈密瓜（169μg/100g ） 维生素A又称抗干眼醇，有维生素A1（视黄醇）和维生素
第十一页，课件共72页
• 重要的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖等
第十二页，课件共72页
• 构型是指一个分子由于其中各原子特有的固定的空间排列，而使该分子具有
的特定的立体化学形式，单糖具有L、D构型
• 五碳糖和六碳糖等在水溶液中大多成环式结构
第十三页，课件共72页
二糖
• 重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等
哪一种分子含量最高？
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
第六页，课件共72页
生命的物质基础
遗传信息的存储和传递者——核酸
遗传信息的表达者——蛋白质
生命过程的催化剂——酶
生命过程的碳源和能源——糖类
基础生命科学：生命的基本化学组成
蛋白质代 谢：生物 体通过蛋 白质代谢 将蛋白质 转化为能 量和物质
核酸代谢： 生物体通 过核酸代 谢将核酸 转化为能 量和物质
信息传递：细胞通过信号分子进行信息传递 信号转导：细胞接收信号后通过信号转导途径将信号转化为生物效应 信号分子：包括激素、神经递质、细胞因子等 信号转导途径：包括受体酪氨酸激酶、G蛋白偶联受体、核受体等 信号转导的调控：包括信号放大、信号整合、信号终止等 信号转导与疾病的关系：信号转导异常可能导致疾病如癌症、糖尿病等
水：是生命的重要溶剂和介 质
离子键：原子间通过离子交 换形成的化学键
共价键：原子间通过共享电 子对形成的化学键
化学键：原子间通过共用电 子对形成的相互作用
范德华力：分子间通过瞬时 偶极矩相互作用形成的作用
力
氢键：分子间通过氢原子与 电负性原子形成的特殊作用
力
疏水作用：非极性分子间通 过疏水作用形成的作用力
二糖包括蔗糖、麦芽糖 和乳糖等
多糖包括淀粉、纤维素 和糖原等
糖类在生命活动中具有 重要作用如提供能量、 构成细胞壁等
脂质是生物膜的主要成分包括磷脂、胆固醇等 脂质在细胞信号传导、能量储存和代谢调节等方面发挥重要作用 脂质与疾病的发生和发展密切相关如心血管疾病、糖尿病等 脂质在生物技术、药物应、构成细胞结构、调节细胞 活动等
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蛋白质由氨基酸组成氨基酸通过 肽键连接形成多肽链多肽链再通 过空间折叠形成蛋白质
蛋白质的合成和降解受到基因的 调控是生命活动的重要环节
糖类是生命的基本化学 组成之一
糖类包括单糖、二糖和 多糖
单糖包括葡萄糖、果糖 和半乳糖等
DN复制：DN双螺旋解开以每条链为模板合成新的DN分子 遗传信息的传递：DN复制过程中遗传信息从亲代传递给子代 DN复制的机制：半保留复制保证遗传信息的准确性 DN复制的调控：通过酶、蛋白质等调控因子保证DN复制的精确性和效率
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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。
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。
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。
不同的生物体，其分子组成也大体相同
生物体都是由蛋白质、 核酸、脂类、糖、无机 盐和水组成。
哪一种分子含量最高？
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
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。
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
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（-碳原子）上 都有一个氨基，另一个 R基。
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，还可构成核 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
单糖
• 重要的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、
脱氧核糖等
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
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。
➢ 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。
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
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
4.2 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
《基础生命科学》生命的基 本化学组成 (3)
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、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%。
生物体的主要生物分子
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
• 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
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
➢ 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
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
一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基脱水 缩合，形成肽键并生成二肽化合物。不同数目的 氨基酸以肽键顺序相连形成多肽，多肽形成蛋白 质分子的亚单位。
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。
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
多糖
• 重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等