生命的化学基础
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普通生物学：第2章 生命的化学基础
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
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。
(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。
2生命的化学基础
运甲状腺素蛋白Transthyretin, with four identical polypeptide subunits
胶原蛋白、血红蛋白
大猩猩 长臂猿
恒河猴
核酸
贮存遗传信息，控制蛋白质的 合成 脱氧核糖核酸（DNA）和核糖 核酸(RNA) 组成单位：核苷酸 DNA双螺旋结构
核苷酸
磷酸 戊糖
蛋白质三级结构：旋转区+折叠区
蛋白质三级结构: 多肽链 R基团间的相互作用
蛋白质四级结构: 由2或多条肽链组成，各 亚基之间形成键
Tertiary structure
Polypeptide (single subunit of transthyretin)
Quaternary structure
大分子
多糖 蛋白质 核酸
复合大分子
糖蛋白 糖脂
脂蛋白
Hydrocarbon Structures
主要官能团
羰基
羟基 醛基 酮基羧基 氨基来自 糖类单糖 二糖 多糖
单糖：葡萄糖、果糖
Glucose
Fructose
线型和环形葡萄糖
Figure 3.4C
Abbreviated structure
血糖：血液中的葡萄糖，浓度在激素作用下维持相对稳定
食物消化吸收
肝糖元分解
蛋白质、脂肪分解转化
分解提供能量
血糖
肝糖元、肌糖元贮备
转变为脂肪或氨基酸
二糖：蔗糖（葡萄糖＋果糖）
麦芽糖（葡萄糖＋葡萄糖）
Sucrose
Figure 3.5
Glucose
Glucose
Maltose
多糖：淀粉、糖原、纤维素
Starch granules in potato tuber cells
生命的化学基础
高度的催化效能
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）
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）
第二1章 生命的化学基础
（四）脂类
脂类包括： 脂类包括： 脂肪酸、中性脂肪、类固醇、 脂肪酸、中性脂肪、类固醇、蜡、磷酸甘油 鞘脂、糖脂、类胡萝卜素等。 酯、鞘脂、糖脂、类胡萝卜素等。
脂类化合物难溶于水，而易溶于非极性有机 脂类化合物难溶于水， 溶剂。 溶剂。
1、中性脂肪（neutral fat） fat） 中性脂肪（
某些酶需要有一种非蛋白质性的辅因子 （cofactor）结合才能具有活性。辅因子可 cofactor）结合才能具有活性。 以是一种复杂的有机分子， 以是一种复杂的有机分子，也可以是一种金 属离子，或者二者兼有。完全的蛋白质—— 属离子，或者二者兼有。完全的蛋白质—— 辅因子复合物称为全酶（holoenzyme）。 辅因子复合物称为全酶（holoenzyme）。 全酶去掉辅因子，剩下的蛋白质部分称为脱 全酶去掉辅因子， 辅基酶蛋白（apoenzyme）。 辅基酶蛋白（apoenzyme）。
4、萜类和类固醇类 这两类化合物都是异戊二烯（isoptene） 这两类化合物都是异戊二烯（isoptene）的衍生 都不含脂肪酸。 物，都不含脂肪酸。 生物中主要的萜类化合物有胡萝卜素和维生素A 生物中主要的萜类化合物有胡萝卜素和维生素A、 E、K等。还有一种多萜醇磷酸酯，它是细胞质中 还有一种多萜醇磷酸酯， 糖基转移酶的载体。 糖基转移酶的载体。 类固醇类（steroids）化合物又称甾类化合物， 类固醇类（steroids）化合物又称甾类化合物，其 中胆固醇是构成膜的成分。 中胆固醇是构成膜的成分。另一些甾类化合物是 激素类，如雌性激素、雄性激素、肾上腺激素等。 激素类，如雌性激素、雄性激素、肾上腺激素等。
第二章 生命的化学基础
１、细胞的化学成分
组成细胞的基本元素是： 组成细胞的基本元素是：O、C、H、N、S、 K、Ca、P、Mg，其中O、C、H、N四种元 Ca、 Mg，其中O 素占90%以上 以上。 素占90%以上。 细胞化学物质可分为两大类： 细胞化学物质可分为两大类：无机物和有机 物。 在无机物中水是最主要的成分，约占细胞物 在无机物中水是最主要的成分， 质总含量的75％ 80％。 质总含量的75％—80％。
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。
第一章生命化学基础
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
同位素在生命科学中有广泛的用途,如用来研究体内代谢途径、疾病诊断、疾病治疗、诱变育种等。
基因突变的内因之一。
•同位素示踪所利用的放射性核素（或稳定性核素）及它们的化合物,与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的。ﻭ• 可以用同位素作为一种标记，制成含有同位素的标记化合物（如标记食物,药物和代谢物质等)代替相应的非标记化合物。利用放射性同位素不断地放出特征射线的核物理性质，就可以用核探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等。
一、无机化合物
1、水
生命活动之本
自来水？纯净水?矿泉水？活性水？
氢键
水分子是极性的（O-H键几乎是极性最强的共价键）
水分子能与其他水分子,以及细胞中的其他分子形成氢键
水的物理性质
•氢键使水具有黏性、吸附性和一定的表面张力
表面张力形成的毛细管作用,使得植物根系吸收水分后可以克服重力向上运输到茎和叶片中
微量元素:Ｆｅ、Zn、Mn、I、Mｏ等这些微量元素在生物体内含量甚少,一般在百万分之一甚至十亿分之一。它们是人体健康必不可少的元素。
二、元素与健康
Nａ+和K＋共同调节机体和细胞的渗透压。高血压与钠的摄入量过高有关。钾维持神经肌肉应激性及心脏的正常功能。NaCl—食盐。
硒参加谷胱甘肽过氧化物酶的组成,在人和动物体内起到抗氧化作用，是延长寿命、防止细胞中毒的重要营养物质。解毒重金属。增强机体对疾病的抵抗力。预防和抑制肿瘤。脱发， 指甲脆，易疲劳和激动等。海产品、肝、肾、肉和整粒的谷类。
电负性相同的非金属元素化合形成化合物时形成非极性共价键（共价化合物）;ﻭ电负性差值小于1.7的两种元素的原子之间形成极性共价键(共价化合物）；ﻭ电负性差值大于1.7的两种元素化合时，形成离子键(离子化合物)。
同位素在生命科学中有广泛的用途,如用来研究体内代谢途径、疾病诊断、疾病治疗、诱变育种等。
基因突变的内因之一。
•同位素示踪所利用的放射性核素（或稳定性核素）及它们的化合物,与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的。ﻭ• 可以用同位素作为一种标记，制成含有同位素的标记化合物（如标记食物,药物和代谢物质等)代替相应的非标记化合物。利用放射性同位素不断地放出特征射线的核物理性质，就可以用核探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等。
一、无机化合物
1、水
生命活动之本
自来水？纯净水?矿泉水？活性水？
氢键
水分子是极性的（O-H键几乎是极性最强的共价键）
水分子能与其他水分子,以及细胞中的其他分子形成氢键
水的物理性质
•氢键使水具有黏性、吸附性和一定的表面张力
表面张力形成的毛细管作用,使得植物根系吸收水分后可以克服重力向上运输到茎和叶片中
微量元素:Ｆｅ、Zn、Mn、I、Mｏ等这些微量元素在生物体内含量甚少,一般在百万分之一甚至十亿分之一。它们是人体健康必不可少的元素。
二、元素与健康
Nａ+和K＋共同调节机体和细胞的渗透压。高血压与钠的摄入量过高有关。钾维持神经肌肉应激性及心脏的正常功能。NaCl—食盐。
硒参加谷胱甘肽过氧化物酶的组成,在人和动物体内起到抗氧化作用，是延长寿命、防止细胞中毒的重要营养物质。解毒重金属。增强机体对疾病的抵抗力。预防和抑制肿瘤。脱发， 指甲脆，易疲劳和激动等。海产品、肝、肾、肉和整粒的谷类。
电负性相同的非金属元素化合形成化合物时形成非极性共价键（共价化合物）;ﻭ电负性差值小于1.7的两种元素的原子之间形成极性共价键(共价化合物）；ﻭ电负性差值大于1.7的两种元素化合时，形成离子键(离子化合物)。
生命的化学基础
肌腱和韧带，蚕和蜘蛛的丝
收缩蛋白：与结构蛋白共同起作用，比如肌肉的运动 贮藏蛋白：卵清蛋白 防御蛋白：抗体、蛇毒、蜂毒 转运蛋白：血红蛋白 信号蛋白：激素 酶：生物体内最重要的蛋白质
26
2.5.2 蛋白质仅由20种氨基酸组成
氨基酸是蛋白质的结构单体。共20种。 其通式如下： Ｈ
R
C
COOH
类固醇
胆固醇
20
胆固醇结构式
21
动脉粥样硬化的形成
动脉粥样硬化是指早期动脉内膜有局限的损伤后， 血液中的脂质在内膜上沉积，进而内膜纤维结缔组织 增生，引起内膜局部增厚或隆起，形成斑块，以后在 这许许多多的斑块下面发生坏死、崩溃、软化，看上 去动脉内膜表面就象泼上一层米粥的样子，故称为粥 样硬化。
22
正常冠状动脉
管腔狭窄Ⅰ级
23
管腔狭窄Ⅲ级
管腔狭窄Ⅳ级
24
2.5 蛋白质
2.5.1 一般特性
蛋白质属于生物大分子，在细胞和生物体 的生命过程中起着十分重要的作用。 生物的结构和性状 基因表达的调节 细胞中氧化还原反应、电子传递、学习、 记忆等
25
蛋白质的分类
根据蛋白质在机体内的功能:
结构蛋白：组成细胞结构的基础。哺乳动物的毛、发、
2
2.1 原子和分子
2.1.1 生命需要约25种元素
人体中存在的元素
必需元素(占体重的百分数/%)： C（ 18.0） K（ 0.35） H（ 10.0） Na （0.15） N（ 3.0） Cl （ 0.15） O（ 65.0） Mg （0.05） P （1.1） Fe（ 0.004） S （0.25） I （0.0004 ） Ca（ 2.0）
16
2.3.2 由少数几个单糖缩合而成的糖。 （1）双糖
讲生命的化学基础课件
RNA的角色
01
02
03
RNA转录
在DNA指导下，RNA通过 转录过程合成。
信使RNA
将DNA中的遗传信息转录 为RNA，作为蛋白质合成 的模板。
核糖体RNA
与核糖体蛋白质结合，参 与蛋白质的合成。
基因表达与调控
基因表达
基因表达是指基因经过转录、翻译等过程，将遗传信息转化为具有生物活性的蛋白质的过 程。
合成复杂氨基酸的过程。
蛋白质的分解
蛋白质的分解是指生物体内蛋白 质被分解为氨基酸和肽的过程，
这个过程伴随着能量的释放。
CHAPTER 05
生物氧化与能量转换
线粒体的结构和功能
线粒体是细胞中负责能量转换 的重要细胞器，具有双层膜结 构，内含多种酶和蛋白质。
线粒体的主要功能是进行氧化 磷酸化，将有机物氧化产生的 能量转化为ATP，为细胞提供 能量。
线粒体还参与其他代谢过程， 如脂肪酸氧化、酮体生成等。
电子传递链与ATP合成
电子传递链是线粒体内的一系列 酶复合物，负责传递电子并生成
ATP。
电子传递链中的复合物通过氧化 还原反应将电子从底物传递到氧
气，同时生成ATP。
电子传递链是细胞呼吸的ห้องสมุดไป่ตู้键过 程，为细胞提供能量。
氧化应激与抗氧化防御
氧化应激是指细胞内氧化与抗氧化平 衡失调，导致活性氧簇（ROS）过量 积累的现象。
激素的作用机制
激素通过与靶细胞表面的 受体结合，影响细胞内的 信号转导和基因表达，从 而调控代谢过程。
激素对代谢的影响
激素能够调节糖、脂肪和 蛋白质等物质的代谢过程 ，维持内环境的稳态。
CHAPTER 02
生命的遗传基础
生命的化学基础
， 包括： 氟、铅、镉、汞、砷、铝、锡。 • 有些微量元素的缺乏会影响人体健康， 在食物中应该特别注意补充
。例如碘和硒（参见第１３ 章）。表２－１ 显示了人体中不同元素 的含量和微量元素的每日的需求量。
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２. １ 生命的基本化学构成
• 构成生物体的所有这些元素都属于原子质量相对较轻的元素， 主要 位于元素周期表的上部， 它们当中原子序数最大的碘位于第５３ 位， 其次是锡， 第５０ 位。这与地壳中的元素含量递减规律相一致。在 地壳中， 原子序数较低的范围内， 元素丰度随原子序数增大呈指数 递减。这说明生物的生存环境中元素的丰度是决定其是否成为生命元 素的一个因素。重要的生命元素应该相对容易地从环境中得到。不过 从表２－２ 可以看出， 有机体中的元素丰度和地壳中的元素丰度还 是有较大差别的。
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２. １ 生命的基本化学构成
• 关系越远差距越大， 关系越近差距越小。此外， 所有的生物其主要 成分都是水。它们或者生活在水中， 或者具有某种结构的隔水层， 用以防止水分的丢失。
• ２. １. １ 构成生命的元素
• 在地球上存在上百种元素， 其中在生命体中可以找到的大约有５０ 种。在这些元素中，凡是占人体总重量的万分之一以上的元素称为常 量元素， 包括碳、氢、氧、氮、硫、磷、氯、钙、钾、钠、镁等１ １ 种； 在常量元素中， 碳、氧、氢、氮被认为是四种最主要的生命 元素， 它们占人体体重的比例分别是： 碳１８％、氧６５％、有相同质子数， 但中子数不相同的原子被归入同一种元素， 它们 互称为同位素， 在元素周期表上占有同一个位置。
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２. １ 生命的基本化学构成
• 具有相同质子数和中子数的原子叫做核素。氢元素就有三种同位素（ 核素）， 氕（Ｈ）、氘（Ｄ， 又叫重氢）、氚（Ｔ， 又叫超重氢） 。它们原子核中都只有１ 个质子， 但是分别有０ 个中子、１ 个中子 和２ 个中子， 因此它们具有不同的原子质量。由于同位素之间的核 外电子数量和排列方式是相同的， 因此不同同位素的化学性质几乎 完全相同， 在进入人体内成为生命分子时所参与的化学反应、反应 过程和结果基本相同， 但会有微小差别， 称为同位素效应。
。例如碘和硒（参见第１３ 章）。表２－１ 显示了人体中不同元素 的含量和微量元素的每日的需求量。
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２. １ 生命的基本化学构成
• 构成生物体的所有这些元素都属于原子质量相对较轻的元素， 主要 位于元素周期表的上部， 它们当中原子序数最大的碘位于第５３ 位， 其次是锡， 第５０ 位。这与地壳中的元素含量递减规律相一致。在 地壳中， 原子序数较低的范围内， 元素丰度随原子序数增大呈指数 递减。这说明生物的生存环境中元素的丰度是决定其是否成为生命元 素的一个因素。重要的生命元素应该相对容易地从环境中得到。不过 从表２－２ 可以看出， 有机体中的元素丰度和地壳中的元素丰度还 是有较大差别的。
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２. １ 生命的基本化学构成
• 关系越远差距越大， 关系越近差距越小。此外， 所有的生物其主要 成分都是水。它们或者生活在水中， 或者具有某种结构的隔水层， 用以防止水分的丢失。
• ２. １. １ 构成生命的元素
• 在地球上存在上百种元素， 其中在生命体中可以找到的大约有５０ 种。在这些元素中，凡是占人体总重量的万分之一以上的元素称为常 量元素， 包括碳、氢、氧、氮、硫、磷、氯、钙、钾、钠、镁等１ １ 种； 在常量元素中， 碳、氧、氢、氮被认为是四种最主要的生命 元素， 它们占人体体重的比例分别是： 碳１８％、氧６５％、有相同质子数， 但中子数不相同的原子被归入同一种元素， 它们 互称为同位素， 在元素周期表上占有同一个位置。
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２. １ 生命的基本化学构成
• 具有相同质子数和中子数的原子叫做核素。氢元素就有三种同位素（ 核素）， 氕（Ｈ）、氘（Ｄ， 又叫重氢）、氚（Ｔ， 又叫超重氢） 。它们原子核中都只有１ 个质子， 但是分别有０ 个中子、１ 个中子 和２ 个中子， 因此它们具有不同的原子质量。由于同位素之间的核 外电子数量和排列方式是相同的， 因此不同同位素的化学性质几乎 完全相同， 在进入人体内成为生命分子时所参与的化学反应、反应 过程和结果基本相同， 但会有微小差别， 称为同位素效应。
普通生物学课件 生命的化学基础
类固醇是一类不同的脂质。它们的特点 是碳链折成4个环，3个六元环和1个五元环。 图2．9就是一种最常见的类固醇——胆固 醇的结构式。 胆固醇是细胞膜的重要成分，也是动 物体内合成其他类固醇的原料。动物的雌、 雄性激素都是类固醇。 有一些类固醇药物称为促蛋白合成类 固醇，是人工合成的类似雄性激素的药物。 它能促进肌肉发达，增强体力，常为一些 运动员所服用。这些药物有许多严重的副 作用，对身心两方面都有严重影响，为许 多体育组织所禁用。
葡萄糖和果糖都是由6个碳原子组成 的，称为己糖。存在于生物体内的单糖 还有由3、4、5和7个碳原子组成的，分 别称为丙糖、丁糖、戊糖和庚糖。其中 戊糖尤其重要，因为它们是组成核酸的 成分。 细胞中用作燃料分子的主要是葡萄 糖。葡萄糖和其他单糖也是细胞合成别 的有机分子(如氨基酸)的原料。细胞中的 单糖若不立即被利用则通常被合成为双 糖和多糖。
2．2．2 细胞利用少数种类小分子合成 许多种大分子
在生命现象中起着重要作用的分子都 是极其巨大的分子，称为大分子。 生物大分子可分为4大类：蛋白质、核 酸、多糖和脂质。这4类大分子中的前三类 都是多聚体。所谓多聚体，就是由相同或 相似的小分子组成的长链。组成多聚体的 小分子称为单体。细胞利用单体组成多聚 体。生物细胞中所合成的大分子种类极多， 仅蛋白质的种类就约有1012种。
• 脂质中最常见的是脂肪，脂肪是由甘油和脂肪酸 通过脱水合成而形成的。脂肪酸的羧基中的一 OH与甘油的羟基中的一H结合而失去一分子水， 于是甘油与脂肪酸之间形成酯键，便成为脂肪分 子：酯化，所以脂肪又叫甘油三酯或三酰基甘油。 脂肪中的3个酰基一般是不同的，来源于C16、 C18或其他脂肪酸。有双键的脂肪酸称为不饱和 脂肪酸，没有双键的则称为饱和脂肪酸。图2．8 是一种脂肪的结构式。其中一个脂肪酸是C16的， 另两个是C18的，一个有一个双键，另一个有两 个双键。双键的存在使得碳链弯曲，占的空间较 大：，所以含有双键的脂肪在常温下是液态，因 为其分子不能排列得太紧密。
生命的化学基础PPT课件
➢ 这81种元素按其在人体所占质量的比例是否大 于0.01%可划分常量元素和微量元素。
3
常量元素
❖ 11种：O，C，H， N，Ca，P，S，K， Na，Cl，Mg。
4
微量元素
❖ 14种：镍、铬、铜、钴、氟、碘、铁、 锰、钼、硒、硅、锌、钒、锡。
❖ Ni， Cr， Cu， Co， F， I， Fe， Mn， Mo， Se， Si，Sn， V， Zn
16
17
2.2.3 多糖
❖ 由数百个至数千个单糖(如葡萄糖) 通过脱水作用而形成的多聚体。
❖ 淀粉 ❖ 糖原 ❖ 纤维素
18
淀粉
❖ 存在于谷粒、块茎等部位。 ❖ 由直链淀粉和支链淀粉组成。 ❖ 淀粉遇碘变为蓝色。 ❖ 淀粉水解，先成为糊精（遇碘变为红
色），再成麦芽糖，最后成葡萄糖。
19
植物淀粉粒图
8种必需氨基酸为：亮氨酸、异亮氨酸、赖氨 酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、苯丙氨酸、缬氨 酸、苏氨酸、色氨酸。
41
蛋白质是氨基酸的聚合体
❖ 一个氨基酸分子中的α-氨基，与另一氨基酸分子中的α羧基脱水缩合，形成肽键，生成的化合物称为二肽。
❖ 二肽再和一个氨基酸以肽键相连，就形成三肽。 ❖ 肽：相对分子量在1500以下的称为肽。 ❖ 几个至十几个氨基酸连接而成的肽链称为寡肽。 ❖ 多肽：相对分子量在1500以上的称为多肽。
22
几种多糖
淀粉
肌糖原
纤维素
23
24
2.3 脂质
❖ 脂质是生命体的重要构件和储能物质。
25
脂肪
❖ 脂质中最常见是脂肪(fat)，由甘油和脂肪酸脱水结 合而成
❖ 脂肪分子中甘油的3个羟基通常为3个脂肪酸所酯化， 所以叫脂肪为甘油三脂或三酰甘油。
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常量元素
❖ 11种：O，C，H， N，Ca，P，S，K， Na，Cl，Mg。
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微量元素
❖ 14种：镍、铬、铜、钴、氟、碘、铁、 锰、钼、硒、硅、锌、钒、锡。
❖ Ni， Cr， Cu， Co， F， I， Fe， Mn， Mo， Se， Si，Sn， V， Zn
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2.2.3 多糖
❖ 由数百个至数千个单糖(如葡萄糖) 通过脱水作用而形成的多聚体。
❖ 淀粉 ❖ 糖原 ❖ 纤维素
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淀粉
❖ 存在于谷粒、块茎等部位。 ❖ 由直链淀粉和支链淀粉组成。 ❖ 淀粉遇碘变为蓝色。 ❖ 淀粉水解，先成为糊精（遇碘变为红
色），再成麦芽糖，最后成葡萄糖。
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植物淀粉粒图
8种必需氨基酸为：亮氨酸、异亮氨酸、赖氨 酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、苯丙氨酸、缬氨 酸、苏氨酸、色氨酸。
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蛋白质是氨基酸的聚合体
❖ 一个氨基酸分子中的α-氨基，与另一氨基酸分子中的α羧基脱水缩合，形成肽键，生成的化合物称为二肽。
❖ 二肽再和一个氨基酸以肽键相连，就形成三肽。 ❖ 肽：相对分子量在1500以下的称为肽。 ❖ 几个至十几个氨基酸连接而成的肽链称为寡肽。 ❖ 多肽：相对分子量在1500以上的称为多肽。
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几种多糖
淀粉
肌糖原
纤维素
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2.3 脂质
❖ 脂质是生命体的重要构件和储能物质。
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脂肪
❖ 脂质中最常见是脂肪(fat)，由甘油和脂肪酸脱水结 合而成
❖ 脂肪分子中甘油的3个羟基通常为3个脂肪酸所酯化， 所以叫脂肪为甘油三脂或三酰甘油。
生命的化学基础PPT课件
结构多糖——纤维素、几丁质
2019/9/23
8
2019/9/23
9
Glucose
Fructose果糖
2019/9/23
10
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11
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淀粉 肝糖元 纤维素 几丁质
12
4、脂类：结构物质、能量物质。
脂类包括：脂肪酸、中性脂肪、磷脂、糖 脂、类固醇、蜡、类胡萝卜素等。疏水， 难溶于水，而易溶于非极性有机溶剂。
有机大分子
2019/9/23
7
7
3、糖类通式是（CH2O）n
由碳、氢、氧三种元素组成，来自于光合作用，是人 类食物中的主要供能者，可以在体内转变为脂肪。
单糖 细胞主要的能源以及构成某些大分子物质的原料。 五碳糖：核糖、脱氧核糖 六碳糖：葡萄糖、果糖、半乳糖
双糖 蔗糖、麦芽糖、乳糖 寡糖（低聚糖） 多糖 营养储备多糖——淀粉、糖原
主要பைடு நூலகம்阴离子有Cl－、PO43－和HCO3－，其中磷酸根 离子在细胞代谢活动中最为重要。
主要的阳离子有：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、 Fe3+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Mo2+。
非解离形式存在的无机成分：锌、碘
2019/9/23
5
阳离子种类 在细胞中的作用
Fe2+或Fe3+ 血红蛋白、细胞色素、过氧化物酶和铁蛋白
必需氨基酸（EAA）
婴儿：10种EAA---- 赖 、蛋 、 色 、苯丙、亮、异亮、缬、 苏、组、精氨酸
成年人：8种---不包含组氨酸 和精氨酸
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Glucose
Fructose果糖
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淀粉 肝糖元 纤维素 几丁质
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4、脂类：结构物质、能量物质。
脂类包括：脂肪酸、中性脂肪、磷脂、糖 脂、类固醇、蜡、类胡萝卜素等。疏水， 难溶于水，而易溶于非极性有机溶剂。
有机大分子
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3、糖类通式是（CH2O）n
由碳、氢、氧三种元素组成，来自于光合作用，是人 类食物中的主要供能者，可以在体内转变为脂肪。
单糖 细胞主要的能源以及构成某些大分子物质的原料。 五碳糖：核糖、脱氧核糖 六碳糖：葡萄糖、果糖、半乳糖
双糖 蔗糖、麦芽糖、乳糖 寡糖（低聚糖） 多糖 营养储备多糖——淀粉、糖原
主要பைடு நூலகம்阴离子有Cl－、PO43－和HCO3－，其中磷酸根 离子在细胞代谢活动中最为重要。
主要的阳离子有：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、 Fe3+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Mo2+。
非解离形式存在的无机成分：锌、碘
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阳离子种类 在细胞中的作用
Fe2+或Fe3+ 血红蛋白、细胞色素、过氧化物酶和铁蛋白
必需氨基酸（EAA）
婴儿：10种EAA---- 赖 、蛋 、 色 、苯丙、亮、异亮、缬、 苏、组、精氨酸
成年人：8种---不包含组氨酸 和精氨酸
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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
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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
生命活动的物理化学基础
生命活动的物理化学基础生命活动是指地球上所有生物所表现出来的各种各样的生命现象和生命过程。
从生命的角度来看，生命活动是非常复杂的，但从物理和化学的角度来看，生命活动也有其物理化学基础。
一、化学基础生命活动中最基本的化学基础是生物分子。
分子生物学是生物学的一个重要分支，它主要研究生物大分子，如核酸、蛋白质和碳水化合物等的化学结构和功能。
生命活动是对这些生物分子的化学反应的综合体现，从而构成了生物体系的整个生命过程。
1. 核酸分子核酸是生命活动中最重要的化学物质之一，它承载着生命的遗传信息。
生物体中最常见的两种核酸分子是DNA和RNA。
DNA是双链结构，通过两个螺旋的核苷酸链相互缠绕而成。
每个核苷酸由一个五碳糖、一个含氮碱基和一个磷酸基团组成。
碱基间的氢键连接是DNA分子稳定性的基础，为两个链之间的相互配对提供了主要的依据。
RNA分子比DNA分子更加灵活，其单链结构具有更多的变异和修饰性质。
2. 蛋白质分子蛋白质是生物体中数量最多的类别之一，它承担着生命活动中的各种重要功能，如催化反应、转运物质、运动和信号传递等。
蛋白质的基本结构是由氨基酸组成的线性多肽链，通过氨基酸间的静电吸引、氢键和疏水效应等作用力相互折叠而成。
蛋白质分子的三维构象决定了其特定的物理和化学性质，为其功能奠定了基础。
3. 碳水化合物分子碳水化合物是生命活动中最为广泛和普遍的生物分子类别之一。
它可以作为储备能源和结构材料，还参与各种重要的生化反应。
碳水化合物主要分为单糖和多糖两大类，多糖由数个单糖分子通过糖苷键相互连接而成。
碳水化合物也是生物识别系统的重要组成部分，如血型抗原和细胞识别分子等都是碳水化合物结构。
二、物理基础与生物分子的化学基础相比，生命活动的物理基础则更加广泛和复杂。
从单细胞到复杂的多细胞生物，都涉及了众多的物理过程和物理学原理。
下面从几个方面介绍生命活动的物理基础。
1. 光合作用光合作用是指植物和蓝藻等绿色光合细胞通过吸收光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的过程。
《基础生命科学》生命的基本化学组成
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 蔗糖 乳糖
重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等
多糖
葡萄糖单体聚合而成
4.3 脂类(lipids)化合物
脂类的组成及性质： 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 脂类分子含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，但均不溶于水，而溶于非极性溶剂； 脂类主要包括：三酰甘油酯（中性酯）、磷脂、类固醇、萜类以及蜡。
脂肪：甘油三酯中含较多饱和脂肪酸，且常温下呈固态的； 油：甘油三酯中含较多不饱和脂肪酸，且常温下呈液态的。
由甘油(丙三醇)和脂肪酸结合成的三酰甘油酯或称为甘油三酯。
又称磷酸甘油酯，甘油的一个羟基是与磷酸及其衍生物结合，如卵磷脂（磷脂酰胆碱）、脑磷脂等； 磷脂是生物膜的主要成分，也是代谢中的一种甲基供体。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。
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。
不同的生物体，其分子组成也大体相同。
无机分子：无机盐和水。 有机分子：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。 哪一种分子含量最高？ 水是生物体内所占比例最大的化学成分。
分为无机分子和有机分子：
生物体的主要生物分子
Soluble
insoluble
Causing “mad cow disease”
推荐课外选学内容：
蛋白质的在溶液中的性质
蛋白质可以变性和复性：在一些特殊条件下，如高温、高浓度水溶性有机溶剂(如胍、脲等)中，蛋白质的次级键或二硫键断裂或重排，造成蛋白质构象上的变化，使其功能活性丧失，这就是蛋白质的变性。变性的蛋白质分子在适宜的条件下恢复到天然构象的过程叫蛋白质的复性； 对于水溶性的蛋白来说，它的水溶液是亲水性胶体；蛋白质表面有一层水化膜(层)； 蛋白质具有盐溶和盐析现象； 在280nm处有特异吸收峰； 蛋白质具有特定的等电点，在这一pH值时，蛋白质所带的正电荷与负电荷恰好相等，即静电荷等于零。
重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等
多糖
葡萄糖单体聚合而成
4.3 脂类(lipids)化合物
脂类的组成及性质： 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 脂类分子含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，但均不溶于水，而溶于非极性溶剂； 脂类主要包括：三酰甘油酯（中性酯）、磷脂、类固醇、萜类以及蜡。
脂肪：甘油三酯中含较多饱和脂肪酸，且常温下呈固态的； 油：甘油三酯中含较多不饱和脂肪酸，且常温下呈液态的。
由甘油(丙三醇)和脂肪酸结合成的三酰甘油酯或称为甘油三酯。
又称磷酸甘油酯，甘油的一个羟基是与磷酸及其衍生物结合，如卵磷脂（磷脂酰胆碱）、脑磷脂等； 磷脂是生物膜的主要成分，也是代谢中的一种甲基供体。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。
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。
不同的生物体，其分子组成也大体相同。
无机分子：无机盐和水。 有机分子：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。 哪一种分子含量最高？ 水是生物体内所占比例最大的化学成分。
分为无机分子和有机分子：
生物体的主要生物分子
Soluble
insoluble
Causing “mad cow disease”
推荐课外选学内容：
蛋白质的在溶液中的性质
蛋白质可以变性和复性：在一些特殊条件下，如高温、高浓度水溶性有机溶剂(如胍、脲等)中，蛋白质的次级键或二硫键断裂或重排，造成蛋白质构象上的变化，使其功能活性丧失，这就是蛋白质的变性。变性的蛋白质分子在适宜的条件下恢复到天然构象的过程叫蛋白质的复性； 对于水溶性的蛋白来说，它的水溶液是亲水性胶体；蛋白质表面有一层水化膜(层)； 蛋白质具有盐溶和盐析现象； 在280nm处有特异吸收峰； 蛋白质具有特定的等电点，在这一pH值时，蛋白质所带的正电荷与负电荷恰好相等，即静电荷等于零。
生命的化学基础
生命的元素组成
应该注意，必需和非必需的界限是相对的。 首先，随着诊断方法和检测手段的进步和完 善，今天认为是非必需的元素可能明天会被 发现是必需的。其次，有一个摄入量问题， 即使是必需元素在人体内也有一个合适的浓 度范围，超过或不足都不利于人体健康。
生命中的同位素
每一种元素都含有质子数相同，而中子数不 同的一组原子，称为同位素。
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。
复性：变性的DNA，在适当的条件下，又可 使两条分开的链重新互补结合形成双螺旋链 的过程，称为复性。
RNA的结构
单链 局部碱基能配
对形成双螺旋， 不能配对的区域 形成突起(环)
核糖核酸(RNA)分为
信使RNA(mRNA) 转运RNA(tRNA) 核糖体RNA(rRNA)
mRNA结构特点
2.2.1 单糖
单糖常见的类型： 丙糖：甘油醛、二羟丙酮（磷酸酯） 戊糖：核糖、脱氧核糖 己糖：葡萄糖、果糖（果实和蜂蜜）
2.2.2 双糖
由两个单糖通过脱水作用合成，形成糖 苷键。
麦芽糖、蔗糖、纤维二糖、乳糖 乳糖：由半乳糖通过α-1,4-糖苷键连 接葡萄糖而形成的双糖。
球状蛋白溶于水
血红素 血红蛋白的三级结
四级结构
多亚基构成的寡聚蛋白结构 均一寡聚蛋白由相同亚基构成 非均一寡聚蛋白由不同亚基构成
血红蛋白的四级结
2.4.3 酶
酶是一类由活性细胞产生的、具有催化 活性和高度专一性的特殊蛋白质。
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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更适应其贮藏功能。存在于动物体内。遇碘
呈棕红色。
生命的化学基础
纤维素：
在自然界中分布最广， 含量最多。
不分支、不卷曲的长链 彼此相互平行由氢键联 系。
存在于细胞壁中，是木
材的主要成分。
生命的化学基础
了解
果胶：直线性高聚体，广泛分布于植 物界，是植物细胞壁的组分之一。
半纤维素：存在于植物细胞壁，增加 细胞壁强度。
➢ 从化学本质上来说，糖类是多羟醛、多羟酮及 其缩聚物和某些衍生物的总称。
生命的化学基础
糖类的分类：
单糖：不能再水解的糖。 寡糖（低聚糖）：由2—6分子单
糖脱水缩合而成的糖。 多糖：由6分子以上的单糖脱水
缩合而成的多聚体。
生命的化学基础
3.1 单糖
丙糖 丁糖 戊糖：核糖、脱氧核糖 己糖：葡萄糖、果糖（植物特有）、半乳糖
不同机体或同一机体的不同器官，含水量差 别很大。
例如：人体骨骼22％，肌肉76％，脑70％～84 ％，肝脏70％，皮肤72％，心脏79％，血液83 ％。
一般说来，水生生物和生命活动旺盛的细胞，含 水较多；
陆生生物和生命活动不活跃的细胞，含水分较少。 如休眠的种子、孢子含水量低于10％。
生命的化学基础
生命的化学基础
同位素及利用：
同位素：质子数和电子数都相同，但中子数不 同的原子。
如：12C、14C； 14N、15N； 31P、32P； 16O、18O。
同位素示踪：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。
生命的化学基础
2 生物体的主要生物分子
生命的化学基础
不同的生物体，其分子组成也大体相同：
细胞中水存在形式：游离水和结合水。
生物体内水的主要作用：
①游离水是良好的溶剂 ②游离水是物质运输的介质 ③直接参加体内的生化反应 ④具有调节体温的作用 ⑤润滑作用 ⑥保持植物固有姿态 ……
生命的化学基础
(2)生物大分子
生物大分子（biological macromolecule） ：
是作为生物体内主要活性成分的各种分子量达 到上万或更多的有机分子 。
3.3 多糖（polysaccharide）
淀粉、纤维素、糖原、壳 多糖（几丁质）、菊糖、 琼脂等
生命的化学基础
直链淀粉：
支链淀粉：
生命的化学基础
淀粉主要存 在于植物的 种子、块根、 块茎和果实 中。 遇碘呈蓝色
糖原：
与支链淀粉类似，只是分支程度更高，每隔
4个葡萄糖残基便有一个分支。结构更紧密，
(99.99%)
微量元素13种(Cu、Zn、I、Mn、 Cr、F、Ba、Co、Li、Se、Sn、 Mo、B) (0.01%)
生命的化学基础
碘缺乏症
生命的化学基础
甲状 腺肿
碘缺乏症
生命的化学基础
呆小症(克汀病)
非必需元素 ≠ 有害元素：
由于环境污染或从食物中摄入量过大 、时间过长，对人体健康有害的元素 称为有害元素或有毒元素：Bi，Sb， Be，Cd，Hg，Pb等。
如：糖类、脂类、蛋白质、核酸
生命的化学基础
碳是组成细胞中各种大分子的基础
生命的化学基础
• 碳原子的不同排列方式和长短、相互连接成链或 成环是生物分子多样性的基础。
生命的化学基础
生物大分子的基本性 质取决于与碳骨架相
连接的功能基团。
这些功能基团几乎都 是极性基团，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。
• 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？
水
生命的化学基础
（1） 水是细胞中不可缺少的物质
特性：
水是极性分子 水分子之间形成氢键 液态水分子具有内聚力 水能缓和温度变化 冰比水轻 水是极好的溶剂 水能电离
生命的化学基础
水是生物体的主要成分之一。细胞中水的含 量通常占细胞总量70%～80%。
脂类主要包括：脂肪（三酰甘油酯/中性酯）、磷 脂、类固醇、萜类以及蜡。
生命的化学基础
（1）脂肪（甘油三酯，三酰甘油）：
由甘油和脂肪酸脱水合成
生命的化学基础
脂肪(动物-fat)和油(植物-oil)
脂肪：甘油三酯中 含较多饱和脂肪酸， 且常温下呈固态的； 油：甘油三酯中含 较多不饱和脂肪酸， 且常温下呈液态的。
琼脂：多糖混合物，来源于石花菜藻 等红海藻中。
生命的化学基础
4 脂类化合物
生命的化学基础
脂类
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，由 碳和氢以非极性共价键组成。
脂类分子含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，但均不溶于水， 而溶于非极性溶剂；
生命的化学基础
(2)生物大分子
生物单分子 （单体）
脱水合成 水解
多聚体
生命的化学基础
3 糖类化合物
生命的化学基础
糖类（carbohydrate）
➢ 糖广泛存在于生物界，是地球上数量最多的一类有机化合 物。对于植物来说，占其干重的85－90％、细菌占10％ －30％、动物小于2％。
➢ 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。
生命的化学基础
重金属污染
被镉污染的扁豆
汞污染
生命的化学基础
水俣病患者
注意：必需和非必需的界限是相对的。
首先，随着诊断方法和检测手段的进步和 完善，今天认为是非必需的元素可能明天 会被发现是必需的。
其次，每种元素都对应有一个合理的摄入 量，即使是必需元素在人体内也有一个合 适的浓度范围，超过或不足都不利于人体 健康。
（动物特有） 庚糖
生命的化学基础
葡萄糖
1 2 3 4 5 6
6 5 4 3
1 2
生命的化学基础
3.2 寡糖
麦芽糖：由二分子葡萄糖结合而成 蔗糖：由一分子葡萄糖和一分子果糖结合而成 乳糖：由一分子葡糖糖和一分子半乳糖结合而
成 （动物特有） ......
生命的化学基础
了解
14
O-糖苷键
麦芽糖 生命的化学基础
第二章 生命的化学基础
• 元素和化合物 •生物体的主要 生物分子 • 糖类 • 脂类 • 蛋白质 •核 酸
生命的化学基础
1 元素和化合物
生命的化学基础
元素：
具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子总称为元素
目前共发现118种元素
生命的化学基础
生命需要约25种元素：
大量元素12种 (C、H、O、N、P、 S、K、Ca、Mg、Na、Fe、Cl )