生命化学PPT

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。
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. 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。
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)
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 )。
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)。
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。
+ 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。
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)
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。
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 。
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。
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：
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 )
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。
•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：
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 。
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。
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。