动物生物化学 2 生命的化学特征 王镜岩 邹思湘PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
脂肪酸、胆碱、甘油等
8
3.生命有机体中的化学键
在生物大分子之间主要存在的非共价的相互作用力包括氢键、离子键、 范德瓦尔力、疏水力。
氢键（hydrogen bonds）
由两个原子来分享一个氢原子，具有高度定向性，一个是氢供体， 另一个是氢受体
范德瓦尔力（Van der Waals bonds）
一定距离内的原子之间通过偶极发生的相互作用，本质上也是静电引力
钾、钠、氯、钙、镁
维持细胞渗透压、细胞容积、离子平衡、细胞膜电位 钠、钾离子 神经肌肉正常兴奋性，糖原合成和蛋白质代谢 镁离子是300多种酶的辅因子 钙离子是骨骼的主要成分，参与广泛的细胞生理活动，如物质的转运与分泌，血液凝 固，是细胞信号传导的第二信使等
其他的微量元素
主要有铁与铜 化学价可变（Cu2+/ Cu+ ， Fe3+/ Fe2+），在生物氧化过程中作为电子递 体，是许多酶的辅因子。还有Zn 2+，Mn 2+ ，Mo 2+ 和I 等也有重要生理功能。
5
2.生物分子
2.1 生物大分子 参与生命有机体活动的许多分子是非常巨大的，我们把生物机体中这些 巨大的分子称为生物大分子（biological macromolecules）。
生物大分子通过组成它们的单体之间的 非共价相互作用，形成特定的空间结构， 从而具有了不同的生物学功能。
生物大分子是表现生命特征的基本物质。
疏水力（hydrophobic interaction）
非极性分子或基团在水相环境中相互吸引、聚集的作用力
离子键（ionic bonds）
正、负电荷之间的静电引力
9
4 种非共价作用力的示意图
范德瓦尔接触距离 10
4.生物能量学
生物能量学（bioenergetics）：研究生命有机体传递和消耗能量的过 程，阐明能量的转换和交流的基本规律。
12
能量偶联反应
在生命有机体中一个放能的反应可以与一个耗能的反应偶联 以推动原本不能进行的反应。
葡萄糖 + 磷酸 ATP
葡萄糖-6-磷酸 （耗能，ΔG>0，为 14 kJ/mol） ADP + Pi （放能，ΔG<0，为 -31 kJ/mol）
葡萄糖 + ATP
葡萄糖-6-磷酸 + ADP （放能，ΔG<0，为 -17 kJ/mol）
体内能量的产生、转移和利用
11
自由能（free energy）
能量总是从能态较高的物体流向能态较低的物体。这些过程都是自发的。 凡是自发的过程，都有能量的释放，而且其中一部分可以用来带动非自发的过程。 自发过程中能用于做功的能量称为自由能.
体系可做功的能量（自由能）= 体系总能量 – 不被利用做功的能量 表示为:
You Know, The More Powerful You Will Be
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
P=O
350
三键**
346
C≡C
338
297
258
220
212
*指键断裂所需要的能量 **生物分子中很少见
键能* （kJ/mol）
708 612 608 500 813
4
硫和磷
可以形成相对比较弱的化学键，在化学基团和能量转移中有重要作用，如巯基 -SH用于携带和转移脂酰基，磷酰基用于贮存和转移化学能
G = H – S∙T
H表示体系的总能量（焓值）；S∙T表示不能被利用做功的能量，S为熵值，T 为绝对温度，那么体系可做功的能量等于H – S∙T，称为自由能，用G表示.
自由能G是一个状态函数。在等温等压条件下，体系从一种状态转变为另一种状 态时，自由能的改变为：
ΔG = ΔH – ΔS ∙ T
在自发过程中，自由能的改变为负值, 表示释放的自由能可以用来做功。而 在非自发过程中，其变化是正值，表示这种改变要从外界输入能量才能实现。
氢、氧、碳和氮 硫和磷 钾、钠、氯、钙与镁 其他微量元素
元素周期表中各种元素在生命机体中的丰度 3
类型
单键 O-H H-H P-O C-H C-O C-C S-H C-N C-S N-O S-S
表 2-1 生物分子中的共价键与键能
键能（kJ/mol）
类型
双键
458
C=O
433
C=N
416
C=C
413
血红蛋白的空间结构 6
核酸,蛋白质和多糖是主要的生物大分子
7
2.2 类脂 类脂（如磷脂）是富含碳氢元素的一族生物小分子，其在水溶液中
溶解性较差、兼具亲水和亲脂特性。细胞的膜结构就是大量磷脂分子 的聚合体。
2.3 有机小分子
细胞中还存在许多具有独特功能的有机小分子物质,也是合成较大 分子的前体。 如： 核苷酸、氨基酸、葡萄糖
由葡萄糖激酶催化的反应
13
ATP ATP是自由能的直接供体，它的作用犹如货币一样在体内
使用和流通，因此人们将它形象地称为“通用能量货币 （general currency of energy）”。
细胞是一个高效率的能量转换器,生命有机体中的能量转换 是通过电子流动来实现的。
14
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
第2章 生命的化学特征
Chemical Properties of Life
1
本章主要内容
组成生命有机体的元素 生物分子 生命有机体中的化学键 生物化学反应的能量来源 水在生命化学过程中的作用
2
1.生命中的元素
生命与非生命物质在化学组成上有很大的差异，然而组成生命物质的 元素都是存在于非生命界的元素。
8
3.生命有机体中的化学键
在生物大分子之间主要存在的非共价的相互作用力包括氢键、离子键、 范德瓦尔力、疏水力。
氢键（hydrogen bonds）
由两个原子来分享一个氢原子，具有高度定向性，一个是氢供体， 另一个是氢受体
范德瓦尔力（Van der Waals bonds）
一定距离内的原子之间通过偶极发生的相互作用，本质上也是静电引力
钾、钠、氯、钙、镁
维持细胞渗透压、细胞容积、离子平衡、细胞膜电位 钠、钾离子 神经肌肉正常兴奋性，糖原合成和蛋白质代谢 镁离子是300多种酶的辅因子 钙离子是骨骼的主要成分，参与广泛的细胞生理活动，如物质的转运与分泌，血液凝 固，是细胞信号传导的第二信使等
其他的微量元素
主要有铁与铜 化学价可变（Cu2+/ Cu+ ， Fe3+/ Fe2+），在生物氧化过程中作为电子递 体，是许多酶的辅因子。还有Zn 2+，Mn 2+ ，Mo 2+ 和I 等也有重要生理功能。
5
2.生物分子
2.1 生物大分子 参与生命有机体活动的许多分子是非常巨大的，我们把生物机体中这些 巨大的分子称为生物大分子（biological macromolecules）。
生物大分子通过组成它们的单体之间的 非共价相互作用，形成特定的空间结构， 从而具有了不同的生物学功能。
生物大分子是表现生命特征的基本物质。
疏水力（hydrophobic interaction）
非极性分子或基团在水相环境中相互吸引、聚集的作用力
离子键（ionic bonds）
正、负电荷之间的静电引力
9
4 种非共价作用力的示意图
范德瓦尔接触距离 10
4.生物能量学
生物能量学（bioenergetics）：研究生命有机体传递和消耗能量的过 程，阐明能量的转换和交流的基本规律。
12
能量偶联反应
在生命有机体中一个放能的反应可以与一个耗能的反应偶联 以推动原本不能进行的反应。
葡萄糖 + 磷酸 ATP
葡萄糖-6-磷酸 （耗能，ΔG>0，为 14 kJ/mol） ADP + Pi （放能，ΔG<0，为 -31 kJ/mol）
葡萄糖 + ATP
葡萄糖-6-磷酸 + ADP （放能，ΔG<0，为 -17 kJ/mol）
体内能量的产生、转移和利用
11
自由能（free energy）
能量总是从能态较高的物体流向能态较低的物体。这些过程都是自发的。 凡是自发的过程，都有能量的释放，而且其中一部分可以用来带动非自发的过程。 自发过程中能用于做功的能量称为自由能.
体系可做功的能量（自由能）= 体系总能量 – 不被利用做功的能量 表示为:
You Know, The More Powerful You Will Be
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
P=O
350
三键**
346
C≡C
338
297
258
220
212
*指键断裂所需要的能量 **生物分子中很少见
键能* （kJ/mol）
708 612 608 500 813
4
硫和磷
可以形成相对比较弱的化学键，在化学基团和能量转移中有重要作用，如巯基 -SH用于携带和转移脂酰基，磷酰基用于贮存和转移化学能
G = H – S∙T
H表示体系的总能量（焓值）；S∙T表示不能被利用做功的能量，S为熵值，T 为绝对温度，那么体系可做功的能量等于H – S∙T，称为自由能，用G表示.
自由能G是一个状态函数。在等温等压条件下，体系从一种状态转变为另一种状 态时，自由能的改变为：
ΔG = ΔH – ΔS ∙ T
在自发过程中，自由能的改变为负值, 表示释放的自由能可以用来做功。而 在非自发过程中，其变化是正值，表示这种改变要从外界输入能量才能实现。
氢、氧、碳和氮 硫和磷 钾、钠、氯、钙与镁 其他微量元素
元素周期表中各种元素在生命机体中的丰度 3
类型
单键 O-H H-H P-O C-H C-O C-C S-H C-N C-S N-O S-S
表 2-1 生物分子中的共价键与键能
键能（kJ/mol）
类型
双键
458
C=O
433
C=N
416
C=C
413
血红蛋白的空间结构 6
核酸,蛋白质和多糖是主要的生物大分子
7
2.2 类脂 类脂（如磷脂）是富含碳氢元素的一族生物小分子，其在水溶液中
溶解性较差、兼具亲水和亲脂特性。细胞的膜结构就是大量磷脂分子 的聚合体。
2.3 有机小分子
细胞中还存在许多具有独特功能的有机小分子物质,也是合成较大 分子的前体。 如： 核苷酸、氨基酸、葡萄糖
由葡萄糖激酶催化的反应
13
ATP ATP是自由能的直接供体，它的作用犹如货币一样在体内
使用和流通，因此人们将它形象地称为“通用能量货币 （general currency of energy）”。
细胞是一个高效率的能量转换器,生命有机体中的能量转换 是通过电子流动来实现的。
14
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
第2章 生命的化学特征
Chemical Properties of Life
1
本章主要内容
组成生命有机体的元素 生物分子 生命有机体中的化学键 生物化学反应的能量来源 水在生命化学过程中的作用
2
1.生命中的元素
生命与非生命物质在化学组成上有很大的差异，然而组成生命物质的 元素都是存在于非生命界的元素。