生命化学
普通生物学：第2章 生命的化学基础
(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
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
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。
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。
第二章生命的基本化学组成
（染色体是DNA 染色体是DNA 的主要载体） 的主要载体）
细胞质内
线粒体 叶绿体
细胞核遗传
细胞质遗传
生物的遗传
5、RNA 多为单链。碱基由U代替T 配对。 多为单链。碱基由U代替T与A配对。 信使RNA（mRNA） 信使RNA（mRNA） 转运RNA（tRNA） 种类 转运RNA（tRNA） 核糖体RNA（rRNA） 核糖体RNA（rRNA） 三种RNA配合，共同完成把DNA 配合，共同完成把 三种 配合 分子中的遗传信息表达到蛋白质中去 的任务。 的任务。
嘧啶
Cytosine
Thymine
Uracil
核苷酸
=
碱基
+ 糖 + 磷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶 脱氧核糖 胞嘧啶脱氧核苷酸 胞嘧啶 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤 磷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶核苷酸 腺嘌呤核苷酸 鸟嘌呤 鸟嘌呤核苷酸 核糖 尿嘧啶 尿嘧啶核苷酸
的水解产物中,可以分别找到 在RNA或DNA的水解产物中 可以分别找到 种核 或 的水解产物中 可以分别找到4种核 糖核苷酸,4种脱氧核糖核苷酸 种脱氧核糖核苷酸. 糖核苷酸 种脱氧核糖核苷酸
胰岛素由A 胰岛素由A、B两条肽链构成，A链11种 两条肽链构成， 11种 21个氨基酸，B链15种共30个氨基酸。A、 21个氨基酸 个氨基酸， 15种共 个氨基酸 种共30个氨基酸。 B两条链靠二硫键连接。 两条链靠二硫键连接。
4、蛋白质的生物学功能： 蛋白质的生物学功能： ①生物性状的表达 ②催化生化反应 ③物质运输 ④运动 ⑤免疫 ⑥产生和传递神经信息 ⑦调节新陈代谢和生长发育
第二节
生命的分子组成
一、生物小分子核酸 水 氨基酸 单糖 核苷酸 脂类
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）
生命的化学
生命的化学
生命是一种神秘的现象，它是一种复杂的过程，其中包括许多不同种类的化学反应。
从每个生物个体到每个生命系统，每一种生命都是由一系列复杂的化学反应所组成的，这些反应实际上构成了生命的基础。
从最基本的原子分子开始，生命的化学过程包括氧化还原反应，以及将这些分子组合成更复杂的分子，如蛋白质，脂肪，糖类等。
同时，还有一系列复杂的化学反应，例如糖类代谢，细胞分裂，蛋白质合成等，它们在细胞内进行，用于维持生物体的正常功能。
另一方面，生命的化学过程不仅仅发生在单个细胞内，它还发生在更大的生命系统中，比如环境，生物群落，生物圈等，这些都是由一系列复杂的化学反应所组成的，不仅仅涉及到某个具体的生物个体，而是涉及到整个生命系统的稳定性。
在环境中，每一种生命形式都是由一系列复杂的化学反应所组成的。
比如水，它是由水分子（H2O）组成的，其中氢原子与氧原子之间的化学键构成了水分子的形状。
此外，水是一种稳定的化学物质，它不仅仅与植物的生长有关，而且还与动物的生存相关。
另一方面，大气中的氧气也是由一系列复杂的化学反应形成的。
这一过程涉及到空气中的氧气分子（O2），以及地球上的植物和微生物。
植物和微生物吸收空气中的氧气，然后进行光合作用，将氧气分解成水和二氧化碳，而二氧化碳则被植物和动物所吸收。
总而言之，生命的化学反应不仅仅发生在单个细胞内，它还发生在更大的生命系统中，而这些反应实际上构成了生命的基础。
从原子分子到生物的社会结构，每一种生命都是由一系列复杂的化学反应所组成的，这些反应在每个生物个体和整个生命系统中起着重要的作用，确保生物的正常生长和发育。
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。
生命化学的基本原理和现实应用
生命化学的基本原理和现实应用生命化学，作为生命科学的一个重要分支，研究生命体内各种元素、化合物的结构、功能和相互作用，解析生命现象和机理，为人类提供新药物、新材料和生物工程等重要技术支持。
本文将从基本的生命化学原理入手，介绍其在现实应用中的广泛应用。
1. 生命化学的基本原理生命化学的研究内容主要包括生命体内大分子的结构、代谢和功能，以及各种小分子化合物的相互作用，其基本原理如下：1.1 大分子的结构和功能生命体内最常见的大分子是蛋白质、核酸、多糖和脂质，它们在细胞内发挥着重要的功能，如催化化学反应、传递遗传信息、维护细胞结构和生物膜的稳定性等。
这些大分子具有复杂的三维结构，一般由若干个简单的单体构成，通过各种化学键相互连接而成。
这些结构不仅决定了大分子的功能，还能影响配体的结合方式和亲和性等。
例如，蛋白质的结构主要由肽链组成，通过多种化学键如氢键、离子键、范德华力等相互作用形成复杂的三维结构。
该结构中的各个氨基酸残基位置和性质的变化，会导致蛋白质的结构和功能发生改变，如蛋白质变性、解离、失活等。
因此，生命化学家通过研究蛋白质的结构和功能关系，探索制备可控的同源或异源蛋白，寻找新型药物和材料等。
1.2 小分子的代谢和相互作用小分子化合物指的是体积较小的化合物，如氨基酸、核苷酸、糖类、酯等，它们是生命体的基本组成成分和能量来源。
这些小分子之间也存在着复杂的代谢途径和相互作用，这些反应是维持人体正常代谢所必需的。
如氨基酸通过肝脏合成凝血因子、免疫球蛋白等，也可以被转化为葡萄糖、脂肪酸等。
这些代谢产物能够延长能量供应，维持人体正常代谢。
而小分子之间的相互作用主要是指生物分子之间的互相识别，进而形成特定的生物大分子和信号传递等。
例如核苷酸通过互补配对可以形成DNA，RNA，进而完成基因转录和翻译等功能。
2. 生命化学的现实应用生命化学在医学、食品、农业和能源等领域具有广泛的应用价值，为我们的生活和经济发展带来了不可忽略的作用。
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。
现代化学研究方法
另外生物芯片在农业、食品监督、司法 鉴定、环境保护等方面都将作出重大贡 献。生物芯片技术的深入研究和广泛应 用，将对 21 世纪人类生活和健康产生 极其深远的影响。 总之，生物芯片是生命信息的集成，将 给生命科学的研究方式带来重大改变， 开辟了一个生命信息研究和应用的新纪 元。
从 DNA 双螺旋结构的提出开始，便开启了分 子生物学时代。分子生物学使生物大分子的研 究进入一个新的阶段，使遗传的研究深入到分 子层次，“生命之谜”被打开，人们清楚地了 解遗传信息的构成和传递的途径。在以后的近 50 年里，分子遗传学、分子免疫学、细胞生 物学等新学科如雨后春笋般出现，一个又一个 生命的奥秘从分子角度得到了更清晰的阐明， DNA 重组技术更是为利用生物工程手段的研究 和应用开辟了广阔的前景。在人类最终全面揭 开生命奥秘的进程中，化学已经并将更进一步 地为之提供理论指导和技术支持。
（3）转基因生物
转基因生物是指应用转基因技术，植入了新基因 的生物。 科学家已创造了许多种转基因动物。有些转基因 动物可以用来作为生产医药产品的“化工厂” ， 有些转基因动物可以为人类器官移植提供原料。 转基因植物的产业化进程则远远超过了转基因动 物。利用转基因技术可 培育出富含各种营养素，又具抗旱、抗虫和抗土 壤能力的农作物。
1953 年，沃森和克 里克以立体化学上的 最适构型建立了一个 与 DNA 的 X射线衍 射资料相符的分子模 型—DNA 双螺旋结 构模型（如图）。
二、生命化学进展
1.基因（Gene）工程 基因是染色体上 DNA 双螺旋链的具有遗传 效应的特定核苷酸序列的总称，是生物性 状遗传的基本功能单位。 基因调控着细胞的各种功能：生
• 生物芯片的概念来自计算机芯片，是在 20 世纪 90 年代中期发展起来的高科技产物。 由于生物芯片最初的目的是用于 DNA 序列 的测定，基因表达谱鉴定，所以生物芯片 又被称为 DNA 芯片或基因芯片。
生命中的化学
镉与高血压高血压是美国和其他一些国家最常见的慢性病之一。
他在体内能够引起三种病变：心脏扩大，肾动脉发生病变及动脉硬化发展加快。
患有肾病的人常常会得高血压症。
人们从下列实验发现：镉与高血压发病有关。
给100个大鼠喂以下的金属化合物：钒、铬、镍、锗、砷、硒、锆、铌、钼、镉、锡、碲、锑和铅。
只有给镉的那些动物出现了与人类高血压完全一样的症状，如心脏扩大、血压升高等。
镉积聚在人和鼠的肾脏、动脉和肝脏内，在这些组织中镉干扰着某些需要吸收锌的酶系统、镉对肾组织比锌有更大的亲和力/因而能置换锌，这样就改变了依靠锌的那些反应。
经过大量研究。
得出了以下的结论，肾脏内镉含量对锌含量的对比关系的变化是引起高血压的一个原因，在锌镉比低的地区里，高血压的发病率就高，反之依然。
人体镉天然来源是食物，水和空气。
由于现代工业生产活动，工业烟尘。
煤和石油产品的燃烧。
空气是人体一个重要镉源，同时食物在加工，贮藏等过程中可能被镉污染，这样人体内肾脏中累积镉随年龄增长就越来越多从而也是随着年龄增大，患高血压病的人数也越来越多的原因。
生命需要他——磷对于生命来说，缺磷是不可想象的。
人的大脑里含有磷脂。
磷，因此被称为“生活和思维的元素”。
支撑人体的骨骼，化学成分便是磷酸盐。
人和动物非常需要磷，植物也非常需要磷。
磷肥能够帮助庄稼的幼芽与幼根的生长，促进幼苗的发育，促进开花结实，使庄稼早成熟，籽粒饱满，结的果实又大又甜。
人体内的磷参与许多重要生理功能，如糖和脂肪的吸收以及代谢都需要磷。
另外，对能量的转移和酸碱平衡的维持有重要作用。
磷的名字却有一段有趣的来历。
金星比我们的地球更靠近太阳。
当金星在太阳以西时，早晨金星比太阳早到达东方的地平线。
当太阳出山时，他已闪耀在东方的上空。
那时他就是“晨星”，在希腊语中为Phosphoros。
意为“光亮”。
当炼金术士从尿中分离能在暗处发光的物质时，称该物质为phophorus,他一度曾是那棵晨星的名字现在却成了磷这种元素的名字。
《生命与化学》课件
进化理论的发展和相关证据
戈尔丁和达尔文等科学家的研究为进化理论奠定 了基础，而化石和生物形态学分析等证据也加强 了其有效性。
生命的应用：生物技术
基因工程和克隆技术
基因工程能够修改影响特征的基因，而克隆技术能 够制造基因完全相同的复制品。
生物制药和人类健康
许多药物和医疗应用从自然界中提取活性成分或用 基因技术改造某些生物，如胰岛素可以从基因改造 细菌制成。
结语
1 生命和化学的关系再探讨
生命和化学是紧密相关的，化学理论为生命科学奠定了基础。
2 未来生命科学的发展趋势
未来，生命科学将向更加精准的分子水平研究、基因编辑和定制医疗的方向发展。
生命的基本单位：细胞
细胞的组成和结构
细胞是生命的基本单位，由细胞膜、细胞质、细胞 核等组成，不同类型的细胞功能不同。
细胞在生命过程中的作用
细胞不仅在生命起源中发挥了重要作用，它们支持 着生命的某些最重要的过程，如繁殖、呼吸和能量 生产。
生命的基础：有机化合物
1 有机化合物的定义和特征
有机化合物包含碳，通常也含有氢和其他元 素，它们是构成生命体的分子基础。
2 重要的有机化合物
如蛋白质、碳水化合物、核酸和脂质等是生 命活动所必需的物质。
生命的重要过程：代谢
1
代谢的定义和类型
代谢是指细胞内化学反应的总和，分为两类：异养代谢和自养代谢。
2
代谢过程中化学反应的类型和特点
代谢过程中的反应类型通常是水解、水合、加成、共轭和氧化还原。
3
代谢的重要性
代谢过程为生命的正常效能提供了能量和物质，也支撑着新陈代谢的基础活动。
《生命与化学》PPT课件
本课程将介绍生命和化学如何息息相关，探究细胞、有机化合物、代谢、遗 传物质、进化以及生物技术等方面。
第02讲-生命的化学-蛋白质、糖类、脂类、核酸
Joseph L. Goldstein
（1985年诺贝尔生理学或医学奖者）
胆固醇沉积在 动脉壁上，导 致动脉粥样硬 化
脂类的生物学功能：
• 是生物膜的主要成分； • 主要能源物质，脂肪氧化时产生的能量大约是糖
氧化时的二倍； • 参与细胞的识别； • 是某些生物大分子的组成； • 生物活性物质，如b-胡萝卜素、维生素E等； • 生物表面的保护层：保持体温、水份、抗逆等。
第二章 生命的化学 ——蛋白质、糖类、脂类、核酸
缪晓玲
（研究员 博士生导师）
主要内容
一、生物体的元素和分子组成 二、生物小分子与生物大分子的关系 三、脂类 四、核酸 五、蛋白质 六、糖类
一、生物体的元素和分子组成
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， 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%。
很多高度不饱和脂肪酸 （Polyunsaturated fatty acid）是人类必 需脂肪酸，如亚油酸、γ-亚油酸、花生 四烯酸以及二十碳五烯酸（EPA）和二 十二碳六烯酸（DHA）。
这些必需脂肪酸具许多药用价值，如EPA和DHA对防治 心脏疾病、动脉硬化、癌症、风湿关节炎、气喘等有明 显效果。
四、核酸
核酸是由许多顺序排列的核苷酸组 成，包括脱氧核糖核酸（DNA）和核 糖核酸（RNA）。
核酸贮存遗传信息，控制蛋白质 的合成，从而控制着细胞和生物体的 生命过程。
1、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
脂类是脂肪、磷脂、类固醇等类化合物的总称， 是由脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。
生命的化学知识点总结
生命的化学知识点总结生命是一个复杂而神秘的现象，关于生命的起源和功能的探索一直是人类不懈的努力。
化学作为生命科学的基础，对于生命的起源、组成和生理功能有着重要的意义。
下面将从生命的化学组成、生命的化学反应、生物分子的结构和功能以及生物化学在生命科学中的应用等方面对生命的化学知识进行总结：一、生命的化学组成1. 生物元素：生命体内含有多种元素，其中主要的生物元素包括碳、氢、氧、氮、磷和硫。
这些元素在生命体内以有机分子的形式相互组合，构成了生物体内的各种生物分子。
2. 生物分子：生命体内的主要生物分子包括碳水化合物、脂类、蛋白质和核酸。
这些生物分子在生物体内参与了多种生理功能，是生命的基本组成部分。
3. 细胞的组成：生命的最基本单位是细胞，细胞的主要组成物质包括细胞膜、细胞质和细胞核。
细胞内含有多种细胞器，这些细胞器也参与了细胞的代谢和功能。
4. 生命体内的化学平衡：生命体内的各种生物分子和化学反应都要保持一定的平衡状态，否则会影响生命体的正常功能。
生物体内的调节机制可以维持生物体内的化学平衡。
二、生命的化学反应1. 新陈代谢：新陈代谢是生物体内的一系列化学反应过程，包括有氧呼吸和无氧呼吸等。
这些化学反应提供了生物体生存所需的能量。
2. 合成代谢：生物体内的合成代谢包括糖原的合成、脂肪的合成、蛋白质的合成等，这些反应使得生物体能够合成各种生物分子，满足生物体的生长和维持生命所需。
3. 分解代谢：生物体内的分解代谢包括糖原的分解、脂肪的分解、蛋白质的分解等，这些反应使得生物体能够分解各种生物分子，并产生能量。
4. 光合作用：植物和一些微生物能够通过光合作用将阳光能转化为化学能，合成有机物质。
这是生物体内一种重要的化学反应过程。
三、生物分子的结构和功能1. 碳水化合物：碳水化合物是生物体内的能量储存分子，同时也是生物体的结构分子。
其中葡萄糖是生物体内最重要的能量来源，而纤维素和淀粉则是植物细胞壁的重要组成物质。
生命化学 化学式大全-概述说明以及解释
生命化学化学式大全-概述说明以及解释1.引言1.1 概述生命化学是研究生物体内化学物质的组成、结构、性质、变化及其在生命过程中的作用和规律的科学。
生命化学涉及了化学、生物学、医学等多个学科领域，是一门综合性较强的学科。
其研究对象主要包括生物分子、细胞内代谢物、酶及其他相关化合物等。
生命化学的目的在于深入探讨生命体内化学成分的结构和功能，揭示生命活动的化学基础。
通过对生物分子的研究，可以更好地理解生命现象的本质，为生物医学、生物工程、药物研发等领域提供科学依据。
本文将系统介绍生命化学中常见的化学式，旨在帮助读者更加全面地了解生命化学的基本知识，并为相关领域的研究和实践提供参考。
1.2 文章结构文章结构部分包括以下几个方面：1.引言：介绍生命化学的概念和意义，引出文章的主要内容及目的。
2.正文：详细描述生命化学的基本概念，包括生命化学在化学领域的重要性和应用；介绍生命化学中常见的化学式，如DNA、RNA、蛋白质等；探讨生命化学与生物学之间的关系，解释两者之间的相互影响和作用。
3.结论：总结生命化学的重要性，展望未来发展方向，表达对生命化学的期待和展望。
通过以上结构，读者可以全面了解生命化学的基本概念、常见化学式以及与生物学的关系，从而更好地理解生命化学在科学领域中的重要性和应用前景。
1.3 目的:本文的主要目的是介绍生命化学中常见的化学式，帮助读者了解生命化学在生物学中的重要性和应用。
通过对不同化学式的解析和解释，读者可以更深入地了解生命化学在生物体内所起到的作用，以及不同化学物质之间的相互关系。
同时，本文也旨在引起读者对生命化学领域的兴趣，激发其对此领域的进一步探索和学习。
通过本文的阅读，读者可以对生命化学有一个更清晰的认识，并对未来在该领域的研究和应用感到兴奋和期待。
2.正文2.1 生命化学的基本概念生命化学是研究生命体系中的化学过程和物质的科学领域。
它涉及生物体内化学反应、有机化合物的合成和分解、生物大分子（如蛋白质、核酸和多糖）的组成、结构和功能等方面。
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第4讲生命化学生命化学（Life Chemistry ）是运用化学原理和方法研究生命现象，阐明 生命现象的化学本质，探讨其发生和发展规律的学科。
美国医学家，Nobel 奖得主科恩伯格提出“把生命理解为化学” ，这一著 名的论断向人们昭示揭开生命过程的奥秘有赖于医学与化学在高层次的整 合。
利用化学的原理和方法研究基体各组织、亚细胞的结构和功能、物质代 谢和能量变化等基本生命过程，有助于人们深入了解人体正常的生理变化和 异常的病理现象，寻求与疾病作斗争的有效手段，实现医学保障人类健康的 目的 本讲将简单介绍生命化学的基础知识，部分现代生命化学的研究成果。
1．生命化学基础早在 19 世纪初，科学家们已经认识到，虽然生物有机体种类繁多，形态 各异，但其组成的基本单位都是细胞。
而构成细胞的，则是由化学元素组成 的若干种生物大分子，如：蛋白质、碳水化合物、类脂体、核酸等。
了解、 掌握这些生物大分子的性质对认识、保护和改善人类自身的生活，改良、创 造新生物品种有着极其重要的意义。
由于蛋白质和核酸是生命的最基本物质，因此下面简要介绍蛋白质、核 酸的基本性质。
1．1 蛋白质(Protein)蛋白质是氨基酸(amino acid)构成的聚合物。
具有生物活性的蛋白质是含碳、氢、氧、氮和硫的化合物。
在生物体内 蛋白质约占细胞干物质的 50%。
据估计在人体中蛋白质的种类高达 30 万种， 而整个生物界约有 1010 ~ 1012 种蛋白质。
构成蛋白质的氨基酸共有 20 种（见表 1） 。
虽然氨基酸的种类有限，但是·328·第8章现代化学的研究进展由于氨基酸在蛋白质中的连接顺序及数目、种类的不同，可以构成远远大于 1012 种的蛋白质。
蛋白质的性质与功能则由其所含氨基酸的组成、排列顺序、 结构决定。
蛋白质依其在生物体内所起的作用可分为 5 大类： 1 酶蛋白 能对生物体内的化学反应起催化作用的蛋白质生物催化剂称为酶蛋白。
在酶蛋白的作用下，生物体内的化学反应速度很快，往往是体外速度的 几百倍甚至上千倍。
2 运载蛋白 运载蛋白是能携带小分子从一处到另一处的一类特异蛋白质。
运载蛋白通过细胞膜在血液中循环，在不同组织间载运代谢物。
运载蛋 白在生物的物质代谢中起着重要的作用。
表1 中文名称 甘氨酸 丙氨酸 颉氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 脯氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸 丝氨酸 苏氨酸 半胱氨酸 蛋氨酸 天冬酰胺 谷氨酰胺 天冬氨酸 谷氨酸 赖氨酸 精氨酸 组氨酸 20 种氨基酸的中文名称及简写符号 英文名称 Glycine Alanine Valine Leucine Isoleucine Proline Phenylalanine Tyrosine Tryptophan Serine Threonine Cystine Methionine Asparagine Glutamine Aspartic acid Glutamic acid Lysine Arginine Histidine 三字母缩写 Gly Ala Val Leu Ile Pro Phe Tyr Trp Ser Thr Cys Met Asn Gln Asp Glu Lys Arg His 单字母缩写 G A V L I P F Y W S T C M N Q D E K R H第4讲生命化学·329·3 结构蛋白 结构蛋白是参与细胞结构建成的一类蛋白质。
生物体的细胞结构上含有大量由结构蛋白组成的亚基，形成了细胞的框 架结构。
4 抗体 具有免疫、防御功能的特异蛋白质被称为抗体。
当外界的病原体入侵生物体时，生物体便产生一种特异蛋白质—抗体。
抗体能与病原体对抗，使其解体。
抗体在高等动物机体免疫机制中起着重要 的作用。
5 激素 激素是一种具有调节功能的特异蛋白质。
它是由生物体内某部分产生的。
通过循环能调节生物体内其他部分的生命活动。
蛋白质还可依其分子形状或分子组成的简单、复杂程度分类。
从蛋白质在生物体内所起的作用可知，蛋白质是一切生命活动调节控制 的主要承担者。
蛋白质的人工合成成功，为研究生命现象的本质和活动规律 奠定了理论基础，使人们认清了生命现象并不神秘。
1．2 核酸(Nucleic acid)核酸是由核苷酸(Nucleotide)构成的酸性聚合物。
1869 年，瑞士科学家米歇尔（F．Miesher，1844－1895）在研究细胞核 的化学成分时发现细胞核主要由含磷物质构成。
19 世纪末，科学家们发现构 成细胞核的含磷物质具有强酸性，他们将其命名为核酸。
其后德国科学家柯 塞尔将核酸水解，又发现核酸中含有三种物质：核糖、有机碱基和磷酸。
其 中核糖和有机碱基组成核苷，而核苷和磷酸组成核苷酸，若干个核苷酸聚合 即为核酸。
有机碱基是含氮的杂环化合物，因呈碱性故称为碱基。
组成核苷 的碱基共有 5 种：腺嘌呤（用字母 A 表示） 、鸟嘌呤（用字母 G 表示） 、胞嘧 啶（用字母 C 表示） 、尿嘧啶（用字母 U 表示） 、胸腺嘧啶（用字母 T 表示） 。
其后，柯塞尔的学生，美国化学家莱文（P.A.Levene,1869-1940）发现·330·第8章现代化学的研究进展核糖分子比普通糖少一个碳原子，为戊糖。
有些核糖分子中少一个氧原子， 则将其命名为脱氧核糖。
因此核糖有两种类型：核糖与脱氧核糖。
核酸可依 含有核糖的类型不同分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）两大类。
二者的组成、结构见表 2。
核酸的生物功能是多方面的。
DNA 是遗传的物质基础，负责遗传信息的 贮存、发布。
遗传基因就是 DNA 链上的若干核苷酸所组成的片段。
决定人类 生命的因素只有 2 种，一是 DNA 的遗传结果，二是环境因素使 DNA 发生的 演变或异变。
RNA 负责遗传信息的表达，它转录 DNA 所发布的遗传信息， 并将之翻译给蛋白质，使生命机体的生长、繁殖、遗传能继续进行。
表 2 核糖核酸、脱氧核糖核酸的组成、结构 核糖核酸 RNA 戊 糖 组 成 磷 酸 结 构 生物功能 核 糖 脱氧核糖核酸 DNA 脱 氧 核 糖 腺嘌呤 A 鸟嘌呤 G 胞嘧啶 C 胸腺嘧啶 T腺嘌呤 A 鸟嘌呤 G 碱 基 胞嘧啶 C 尿嘧啶 UPi （磷酸二脂键） 单链、部分碱基互补、三叶草形 遗传信息表达 双链、碱基互补、双螺旋形 遗传信息贮存、发布1944 年，艾弗里（O．T．Avery，1877～1955）等的重要发现，首次严 密地证实了 DNA 就是遗传物质的事实。
随后，一些研究逐步肯定了核酸作 为遗传物质在生物界的普遍意义。
20 世纪 50 年代初，已经对 DNA 和 RNA 中的化学成分， 碱基的比例关系及核苷酸之间的连接键等重要问题有了明确 的认识。
在此背景下，研究者们面临着一个揭示生 命奥秘的十分关键且诱人的命题：作为遗传载体的 DNA 分子，应该具有怎样的结构？1953 年，沃森和 克里克以非凡的洞察力，得出了正确的答案。
他们 以立体化学上的最适构型建立了一个与 DNA 的 X 射线衍射资料相符的分子模型—DNA 双螺旋结构 模型（如图） 这是一个能够在分子水平上阐述遗 。
传（基因复制）的基本特征的 DNA 二级结构。
它 使长期以来神秘的基因成为了真实的分子实体，是DNA 双螺旋结构第4讲生命化学·331·分子遗传学诞生的标志，并且开拓了分子生物学发展的未来。
双螺旋结构模型的成功之处除与 X 射线衍射图谱及核酸化学的研究资料 相符外，另一个重要方面是它能够圆满地解释作为遗传功能分子的 DNA 是如 何进行复制的。
沃森和克里克这样设想 DNA 结构中的 2 条链看成是 1 对互补 的模板(亲本)，复制时碱基对间的氢键断开，2 条链分开，每条链都作为模板 指导合成与自身互补的新链（复本） ，最后从原有的两条链得到两对链而完成 复制。
在严格碱基配对基础上的互补合成保证了复制的高度保真性，也就是 将亲链的碱基序列复制给了子链。
因为复制得到的每对链中只有一条链是亲 链，即保留了一半亲链，故这种复制方式又称为半保留复制(semi-conservative replication)。
双螺旋结构建立时，复制原理只是设想，不久这一设想被实验证 实是正确的。
现已明确：半保留复制是生物体遗传信息传递的最基本方式。
50 年来，核酸研究的进展日新月异，所积累的知识几年就要更新。
其影 响面之大，几乎涉及生命科学的各个领域，现代分子生物学的发展使人类对 生命本质的认识进入了一个崭新的天地。
双螺旋结构创始人之一的克里克于 1958 年提出的分子遗传中心法则(centraldogma)揭示了核酸与蛋白质间的内在 关系，以及 RNA 作为遗传信息传递者的生物学功能。
并指出了信息在复制、 传递及表达过程中的一般规律，即 DNA→RNA→蛋白质。
遗传信息以核苷酸 顺序的形式贮存在 DNA 分子中，它们以功能单位在染色体上占据一定的位置 构成基因。
因此，搞清 DNA 顺序无疑是非常重要的。
2．生命化学进展2．1 基因（Gene）工程基因是染色体上 DNA 双螺旋链的具有遗传效应的特定核苷酸序列的总 称，是生物性状遗传的基本功能单位。
基因一词是 1909 年丹麦生物学家约翰逊（W．Johannsen，1857~1927） 根据希腊文“给予生命”之意创造的。
生物体的一切生命活动，从出生、成 长、到出现疾病、衰老直至死亡都与基因有关。
基因调控着细胞的各种功能：·332·第8章现代化学的研究进展生长、分化、老化、死亡。
每个人有 23 对共 46 条染色体，一半来自父亲，一半来自母亲。
1 个染色 体是由 1 个 DNA 分子组成的，基因就是 DNA 的 1 段，由 4 种碱基通过不同 的排列组合而成，它可能很长，也可能很短。
基因不仅可以通过复制把遗传 信息传递给下一代，还可以使遗传信息得到表达。
不同人种间之所以头发、 肤色乃至性格等不同，就是基因差异所造成的。
科学家推测，人的细胞中大约有 6～10 万个基因，组成这些基因即核苷 酸的数量有 30 亿个。
科学家认为，找到人类基因组 30 亿个碱基对的排列序 列，必将大大促进生物信息学、生物功能基因组和蛋白质等生命科学前沿领 域的发展，也将为基因资源开发利用，医药 卫生、农业等生物高技术产业的 发展开辟更加广阔的前景。
2．1．1 人类基因组计划（Human Genome ProjectHGP）人类基因组计划是当前国际生命科学研究的热点之一，这是由美国科学 家于 1985 年率先提出的。
美国、英国、法国、德国、日本和我国的科学家共 同参与了人类基因组计划的工作。