第四讲生命的化学组成

➢ 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。
5、脂肪酸
脂肪酸是一类一端含有一个羧基的长的脂肪族碳氢链。 脂肪酸包括有分支的或无分支的、饱和的或不饱和的 （碳氢链含有双键）等类型。常见的饱和脂肪酸：软脂 酸、硬脂酸
➢ 多糖可以作为能量贮存物质如淀粉、糖原，人体内作为能源的糖类主要是 糖原和葡萄糖，糖原是糖的贮存形式，在肝脏和肌肉中含量最多，而葡萄 糖是糖的运输形式，两者均可氧化而释放能量。一些多糖也可作为动植物 的结构支架，如纤维素、几丁质。此外很多多糖具有复杂的生理功能，如 一些植物多糖具有抗病毒作用。
• 重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等
3、单糖
多羟基醛或多羟基酮称为单糖。以葡萄糖为例，葡 萄糖是六碳糖
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
分子式相同而结构式不同的两种有机化合物称为同分异构 体，如葡萄糖和果糖，葡萄糖是六碳多羟基醛糖，而果糖 是六碳多羟基酮糖
• 重要的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖
第4讲 生命的化学组成
4.1 生命的化学元素 4.2 生物小分子 4.3 生物大分子
4.1 生命的化学元素
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%。
等
• 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
二糖
寡糖由少数分子的单糖（2-10个）缩合形成的糖。二糖最常见，是两分子的 单糖通过脱水缩合作用形成糖苷键连接而成 重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等
➢ 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,，故曾被称为碳水化合物
➢ 糖是生物代谢反应的重要中间代谢物，糖类是细胞重要的结构成分，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
➢ 多糖由许多单糖分子缩合、脱水而成。根据其单糖组分分为同聚多糖和杂 多糖。
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
4、核苷酸
核苷酸分子由三个部分组成：碱基（嘧啶、嘌呤）；五碳糖 （核糖或脱氧核糖）；磷酸。
➢ 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。
NH
根据侧链结构和性质，可把20种氨基酸分成不同的组： 中性氨基酸： 亮氨酸、异亮氨酸、甘氨酸、丙氨酸、颉氨酸 酰胺氨基酸： 天冬酰胺、谷氨酰胺 酸性氨基酸： 天冬氨酸、谷氨酸 碱性氨基酸： 赖氨酸、精氨酸 含硫氨基酸： 半胱氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸） 含羟基氨基酸： 苏氨酸、丝氨酸 芳香族氨基酸 ： 苯丙氨酸、酪氨酸 杂环氨基酸： 组氨酸、色氨酸、脯氨酸
4.2 生物小分子 1、水，水对生物体非常重要
水占生物体的 60％ 以上的重量
地球上生命起源于水中，陆生生物体内细胞也生活 在水环境中
水的性质影响生命活动，如：溶解性质，酸碱度， pH
2、氨基酸
氨基酸是指一类含有羧基并在与羧基相连的碳原子下连有氨基的 有机化合物。已发现的有180多种，参与蛋白合成的共有20种天然氨基 酸
由生物小分子到生物大分子，分子增大，其中最主要的特 点是：生物大分子有独特的立体结构、空间构型和分子整体 形状。
生物小分子和生物大分子的关系
糖苷键
肽键
磷酸二脂键 C-C、双键、
羰基等
小分子 单糖 氨基酸 核苷酸 脂类
大分子 多糖 蛋白质 核酸
复合大分子 糖蛋白 糖脂 脂蛋白
（由小分子到大分子）
1、多糖的结构与功能
微量元素：铁、铜、锌、锰、钼、钴、 镍、镉、锡、硅、碘等。
生命的基本化学反应
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
生命化合物的骨架与基本功能基团
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有生物活性（代谢调节、信号传递等） 必需氨基酸是指人体内不能合成，必须从食物中获取的氨基酸，其他
为非必需氨基酸。 人体8种必需氨基酸： 异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙 氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸 。
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
常见的不饱和脂肪酸：油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四 烯酸、棕榈油酸、DHA（二十二碳六烯酸）
、EPA（二十碳五烯酸）
不饱和脂肪酸常温下多呈液态，饱和脂肪酸多呈固态或者半固态。
脂肪酸与维生素、氨基酸一样是人体最重要的营养素之一。
4.3 生物大分子
蛋白质、核酸、脂类和多糖是ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ成生物体 最重要的生物大分子，其中蛋白质占15％，核 酸占7％，糖占3％，脂类占2％，无机盐占1％。 水占70％左右。
多糖链的高级结构
不同高级结构带来不同的生物学性能
淀粉形成螺旋状 纤维素呈长纤维状
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。
碳碳之间可以不同的键型相结合，形成不同长度的链状、分 支链状或环状结构。 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。