生命化学PPT

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寡糖(oligosaccharide)是由2~10个分子的单糖缩合而成,寡 糖可水解成单糖。也可将寡糖看成多糖的不完全水解物。蔗 糖、乳糖和甘露糖是重要的二糖。
两分子葡萄糖缩合成一分子麦芽糖,其中一个葡萄糖脱 下一个-OH与另一个葡萄糖分子的H结合形成水分子,留下 的氧原子以共价键的形式将两个单体连接起来,形成麦芽糖。 连接两分子单糖的键称为糖苷键(glycosidic lin kage ),由一 个中心氧原子、两侧各与一个C原子共价连接。
3. 类固醇(Steroid)
类固醇(steroid) 如胆固醇(cholesterol)等是含有三个六元环 和一个五元环的脂类。四个环构成了固醇类的母核,不同的 固醇类化合物,只是在母核上连上不同的侧链基团和取代基 团。 胆固醇分子分为三部分: 1. 羟基团组成的极性头部; 2. 非极性的类固醇环结构; 3. 一个非极性的碳氢尾部。
8.2.2 脂类(Lipid)
脂类(lipid)定义:脂肪酸(多是四个碳以上的长链一元羧 酸)和醇(包括甘油醇、鞘氨醇、高级一元醇和固醇)等 所组成的酯类及其衍生物。 脂类分类:单纯脂类、复合脂类及衍生脂类。 脂类的作用: 1. 2. 3. 4. 生物膜的主要成分; 生物体内贮存的能源物质; 脂类可构成生物表面的保护层; 动物皮下脂肪有保持正常体温的作用。
8.1.2 生命的无机分子 (Inorganic Molecules of The Life)
1. 水(Water)
水(water)是生物体内含量最高的化合物,其含量通 常在50%以上,甚至可达99%。人体的含水量随年龄增长 而减少,从新生儿80%到老年的55%。
水是极性分子,形成极性共价键,相邻水分子间能够形 成不稳定的氢键。氢键赋予水分子一些独特的性质:
8.1.1 生命的元素组成 (Element Composition of The Life)
生物体中不可缺少的元素约有25种,按其含量 不同分为常量元素和微量元素。
常量元素包括:C、H、O、N、S、P、Cl、 Ca、K、Na、Mg 等11种元素,其中C、H、O、N 四种元素在大多数生物体中占总质量的96%以上。 微量元素包括Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo、 Se、Cr、Ni、V、Sn、Si、I、F 等14种,这些元素 含量很低,但功能非常重要 。
8.2.1 糖类(Saccharide)
糖类(saccharide)化合物是自然界中分布最广、数量 最多的有机化合物。
糖类的功能:
• 糖类是一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源。 • 糖类是生物体合成其他化合物的基本原料,有些糖类还 可以充当体内的结构物质。
糖类化合物的分类:
糖类化合物的分类有不同的方法,按其组成可分为单糖 、寡糖和由单糖构成的大分子的多糖。如果糖类化合物中还 含有非糖物质,则称为复合糖类,如糖脂、糖蛋白等。
1. 脂肪(Fat)
动物的脂肪(fat)和植物的油都是由甘油和脂肪酸结合 成的脂类。 脂肪酸分类: 脂肪酸烃链含有双键的称为不饱和脂肪酸(unsaturatedfatty acid),没有双键的则为饱和脂肪酸(saturated fatty acid)。 含有一个不饱和双键的脂肪酸称为单不饱和脂肪酸,含 有两个或两个以上不饱和双键的脂肪酸称为多不饱和脂肪酸。
+ 当溶液浓度为某一pH值时,氨基酸分子中所含的—NH3 和—COO-数目正好相等,净电荷为0。这一pH值即为氨基酸 的等电点,简称pI。在等电点时,氨基酸既不向正极也不向 负极移动,即氨基酸处于两性离子状态。
2. 蛋白质分子的结构
蛋白质分子中氨基酸之间以肽键(peptide bond)相连。肽 键是一个氨基酸的α-COOH 和相邻的另一个氨基酸的α-NH2 脱水形成共价键。氨基酸借肽键连接起来叫肽,氨基酸连成 的长链称为肽链,构成肽链的氨基酸已残缺不全,称为氨基 酸残基。
新编普通化学
第八章
生命化学
Life Chemistry
第八章 生命化学 (Life Chemistry)
8.1 生命的元素组成和无机分子
(Element Composition and Inorganic
Molecules of The Life)
8.2 生物大分子
(Biological Macromolecules )
葡萄糖在水溶液中通常不是直链结构式而是以环状结构式存 在。其分别称为α构型和β构型。
•第l碳羟基和第6碳的羟基同在一方,即在环平面上方,则称 为β构型; •第1碳的羟基和第6碳的羟基不在同一方,即分别在位于环平 面的上、下方,则称为α构型。
葡萄糖的分子结构
2. 寡糖(Oligosaccharide)
三级结构:蛋白质一般都 是球蛋白,这类蛋白质的 多肽链在三维空间中沿多 个方向进行盘绕折叠。 四级结构:指数条具有独 立的三级结构的多肽链通 过非共价键相互连接而成 的聚合体结构。
源自文库蛋白质结构
3. 蛋白质的理化性质
蛋白质是由氨基酸组成的大分子化合物,其理化性质一部分与 氨基酸相似,如两性电离、等电点、呈色反应、成盐反应等, 也有一部分又不同于氨基酸,如高分子量、胶体性、变性等。 1)蛋白质的胶体性质
蛋白质分子颗粒的直径一般在1~100nm,在水溶液中呈胶体 溶液,具有丁铎尔现象、布朗运动、不能透过半透膜、扩散 速度减慢、黏度大等特征。
促使蛋白质成为稳定胶体溶液的因素:
1.蛋白质分子表面含有很多亲水基团 ,能与水分子形成水 化层 ; 2.蛋白质在一定pH溶液中都带有相同电荷,因而使颗粒 相互排斥 ; 3.水化层的外围,还有被带相反电荷的离子所包围形成双 电层 。
蛋白质是具有特定构象的大分子,蛋白质结构分为四个 结构水平,包括一级结构、二级结构、三级结构和四级结构 。 一般将二级结构、三级结构和四级结构称为三维构象或空间 结构。
一级结构:蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序,整个肽单位是 一个刚性的平面结构。
二级结构:是指多肽链骨架盘绕折叠所形成的有规律性的结构, 其类型有α螺旋结构和β折叠结构 。
1. 构成骨骼和牙齿的无机成分,对身体起支撑作用。
2. 维持细胞内的pH和渗透压,以保持细胞的正常生理活动。
3. 参与或调节新陈代谢。
8.2 生物大分子 (Biological Macromolecules)
8.2.1 糖类(Saccharide)
8.2.2 脂类(Lipid)
8.2.3 蛋白质(Protein) 8.2.4 酶(Enzyme) 8.2.5 核酸(Nucleic Acid) 8.2.6 新陈代谢(Metabolism)
2. 磷脂(Phospholipid)
磷脂(phospholipid)又称磷酸甘油酯,是细胞膜中含量最丰富 和最具特性的脂。 磷脂与脂肪不同之处: 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 生物结合,如与磷酸胆碱结合形成卵磷脂。 磷脂又分为甘油磷脂和鞘磷脂两大类 甘油磷脂包括磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱(卵磷脂)、磷脂酰 肌醇等。鞘磷脂是一种由神经酰胺的C-1羟基上连接了磷酸胆 碱(或磷酸乙醇胺)构成的鞘脂。
1.单糖(Monosaccharide)
单糖(monosaccharide)是最简单的糖,不能再被水解 为更小的糖单位。根据单糖所含碳原子的数目可分为丙糖、 丁糖、戊糖和己糖等,根据其羰基的特点又可分为醛糖或 酮糖。
最简单的单糖是三碳糖,又称丙糖:甘油醛和二羟丙酮。 核糖和脱氧核糖是五碳糖,它们是DNA和RNA的结构成分。葡 萄糖、果糖和半乳糖是六碳糖。 葡萄糖是生物界中最重要的单糖,分子式为C6H12O6,其 碳骨架上第一碳是醛基,第二至五碳上都连接羟基。葡萄糖 是组成淀粉、纤维素、糖原等重要多糖大分子的单体成分, 是生物体内重要的能源物质。 果糖、半乳糖的分子式与葡萄糖完全一样,只是结构式 不同,它们是同分异构体(isomer)。
•导致水具有很高的比热,从而维持着适于生命生存的 温度 。 •氢键的形成导致水分子具有一定的黏性,使水具有较 高的表面密度和张力。
2. 无机盐(Inorganic Salt)
细胞中无机盐(inorganic salt)的含量很低,通常 为1%-1.5%。人体内无机盐的种类很多,总含量大约为体 重的5%。 人体内无机盐具有如下功能:
8.1 生命的元素组成和无机分子 (Element Composition and Inorganic Molecules of The Life)
8.1.1 生命的元素组成 (Element Composition of The Life) 8.1.2 生命的无机分子 (Inorganic Molecules of The Life)
3.碱性氨基酸:组氨酸(His)、精氨酸(Arg)和赖氨酸(Lys)带 正电荷; 4.酸性氨基酸:天冬氨酸(Asp)和谷氨酸(Glu) 带负电荷。
甘氨酸的侧链只有一个氢原子,是最简单的氨基酸,具有 独特的性质,可以单作为一类,也可以归于亲水性氨基酸。 人体不能合成8种氨基酸,但不可缺少的,称为必需氨基酸, 它们是Leu、Ile、Lys、Met、Phe、Val、Thr和Trp,必须从食 物中摄取。 氨基酸在结晶形态或在水溶液中,并不是以游离的羧基或 氨基形式存在,而是离解成两性离子 。
糖原是动物细胞中贮存葡萄糖能源的形式,是由葡萄糖 组成的链状多聚体分子。大多数糖原以颗粒状贮存于动物的 肝脏和肌肉细胞中,人的消化系统能够水解肉类食物中的糖 原。 纤维素是植物组织中最丰富的多糖,它占植物含碳物质 的50%以上。纤维素是结构性多糖,是植物细胞壁的主要成 分。由于与淀粉和糖原中葡萄糖单体之间糖苷键的连接方式 不同,纤维素一般不能被大多数动物消化水解。
氨基酸分子结构
20种氨基酸结构的差别就在于它们的R基团结构的不同。根 据20种氨基酸侧链R基团的极性,可以分为以下四组:
1.疏水性氨基酸:疏水性氨基酸有丙氨酸(Ala)、缬氨酸 (Val)、亮氨酸(Leu)、异亮氨酸(Ile)、苯丙氨酸(Phe)、色氨 酸(Trp)、脯氨酸(Pro) 和蛋氨酸(Met),共8种。 2.亲水性氨基酸:亲水性氨基酸有甘氨酸(Gly)、丝氨酸(Ser)、 苏氨酸(Thr)、半胱氨酸(Cys)、天冬酰胺(Asn)、谷氨酰胺 (Gln)和酪氨酸(Tyr)共7种。
2)蛋白质的两性电离和等电点 当蛋白质溶液处于某一pH时,蛋白质游离成正、负离 子的趋势相等,即成为兼性离子(净电荷为0),此时溶液的 pH值称为蛋白质的等电点(isoelectric point,简写pI)。处于等 电点的蛋白质颗粒,在电场中并不移动。
3)蛋白质的变性
天然蛋白质在某些物理或化学因素作用下,其特定的空 间结构被破坏,从而导致理化性质改变和生物学活性的丧失, 如酶失去催化活力,激素丧失活性称为蛋白质的变性作用 (denaturation)。
3. 多糖(Polysaccharide)
多糖(polysaccharide)是由多个单糖分子缩合而成。
多糖中完全是由相同的单糖组成的称为同多糖,由不相同 的单糖组成的则称为杂多糖。 如果按多糖分子中有无支链,则可分为直链多糖和支链多 糖。
淀粉有两种形式:直链淀粉(amylose)和支链淀粉(amylopectin)
4. 复合糖(Glycoconjugate)
糖蛋白是一类在生物体内分布极广的复合糖(glycoconjugate)。 糖蛋白及其糖链具有很多重要的作用: 1. 作为机体内外表面的保护剂及润滑剂; 2. 作为载体与维生素、激素、离子等结合,有助于这些物 质在体内转移和分配; 3. 参与细胞识别,是细胞识别的重要分子。 近年来,对糖蛋白中的糖链结构和功能有了更深的了解,并 因此出现了一门新的学科,称糖生物学(glycobiology )。
8.2.3 蛋白质(Protein)
蛋白质(protein)是氨基酸构成的聚合物。在生物体内, 活细胞中蛋白质的含量在15%以上,约占细胞干物质的50%。 估计人体中蛋白质的种类有十万多种,而整个生物界约有 1010 ~ 1012种蛋白质。
1. 蛋白质分子的基本组成单位——氨基酸
蛋白质的基本组成单位是氨基酸(amino acid,AA)。在种类上,虽然自然界中存 在着300多种氨基酸,但构成蛋白质的只 有20种氨基酸,且都是L型α-氨基酸。
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