普通生物学生命的化学基础优秀课件
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磷脂是细胞内各种膜结构的重要成分。
（三）蛋白质(protein)—生命活动的主要承担者 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。
(1)有些蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质 如：膜蛋白、毛发中的角蛋白、肌肉中的胶原蛋白等
结构蛋白
(2)有些有催化作用，如： 酶 (3)有些有运输作用，如 ：载体、血红蛋白 (4)有些有调节作用，
– 蛋白质（proein） – 核酸（nucleic acid） – 多糖（polysaccharide） – 脂质（lipid）
（一）糖类（carbohydrate）
❖ 糖：多羟基醛或多羟基酮称为糖 ❖ 组成：糖类是细胞中重要的有机物，糖分子含C、
H、O三种元素。 ❖ 功能：糖提供生命活动所需的能源，而且是重要
的中间代谢物，用来合成重要的生物大分子，构 成细胞的结构成分。 ❖ 分类：糖类包括小分子的单糖、双糖、三糖，以 及由单糖构成的大分子的多糖。
1. 单糖（monosaccharide）
有两种形式存在：即醛糖和酮糖。重要的 单糖有：
丙糖 如甘油醛和二羟丙酮。 戊糖 核糖、脱氧核糖、核酮糖、木糖和阿拉 伯糖。 己糖 葡萄糖、果糖、半乳质，没有水就没有生命，这是因为水有 许多特性：
• 水是极性分子，分子之间形成氢键，因而水有较强的 内聚力和表面张力；
• 水分子之间的氢键使水能缓和温度的变化；
• 冰比水密度低；
• 水是良好的溶剂，是生命系统中各种化学反应的理想 介质；
• 水能够电离。
（二）无机盐
在细胞中一般以离子状态存在，对细胞的渗透压和pH 值起着重要的调节作用：
葡萄糖 （glucose）
葡萄糖是细 胞内主要的 单糖， 是最重要的 能源物质。
2. 寡糖
有少数几个单糖缩合而成的糖。
（1）双糖
如麦芽糖、蔗糖、纤维二糖、乳糖等。
（2）其他寡糖 三糖、四糖等。如棉子糖。
葡葡 萄萄 糖糖
果葡 糖萄
糖
半葡 乳萄 糖糖
麦芽糖 (maltose)
蔗糖 (sucrose)
碳最外层有4个电子 空位，极易形成4 个共价键
碳架结构排列和长 短决定了有机化合 物的基本性质。
有机化合物的性质 取决于功能基团 这些功能基团（ functional group）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 。
生物大分子可分为四类：
NH2 —C—COOH H
缬氨酸
结构通式
HO
H
或
H N C C O H H2N C COOH
HR
R
每种氨基酸分子至少含有一个氨基，一个羧基， 并且都有一个氨基和羧基连接在同一个碳原子上； R基的不同导致氨基酸的种类不同。
人体内氨基酸的种类：共20种
氨基酸
必需氨基酸，8种，体内不能合成 非必需氨基酸，12种，体内可以合成
乳糖 (lactose)
麦芽糖的形成过程
3. 多糖(polysaccharide)
自然界中最多的糖类，由单糖分子缩合脱水而成。
淀粉(starch) 植物细胞中的储藏营养物。 糖原(glycogen)动物细胞中储藏的多糖。 纤维素(cellulose) 植物细胞壁的主要成分。 几丁质、果胶等。
（二）脂类
普通生物学生命的 化学基础
一、元素组成
生物体的主要元素 生命必需的约25种元素 生物体的主要元素(大量元素) C、 H 、O、 N、 P、S、K、
Ca等，占99.35%， 其中C、H、O、N 4种元素占
96%。 微量元素：含量少于0.01% 同位素：质子数与电子数相
同，中子数不同的原子。
二、水和无机盐 （一） 水
(phospholipid) 而成的酯。
类固醇(steroid) 胆固醇、性激素
油脂＝甘油三酯＝脂肪
脂肪(fat)
R代表烃基
脂肪由两种基本结构单元， 甘油和脂肪酸，通过酯化反应合 成。
细胞内主要的贮能物质
甘油三酯的合成：
磷脂(phospholipid) ：又称磷酸甘油脂，与脂肪不同之处在 于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。 (如磷酸胆碱：形成卵磷脂)
脂类在细胞中具有独特的生物学功能：
❖ 是生物膜的重要成分 ❖ 是储能的分子 ❖ 构成生物表面的保护层 ❖ 是很好的绝缘体 ❖ 有些脂类是重要的生物学活性物质（性
激素等）
种类：
脂肪(fat) 甘油和脂肪酸结合而成的酯。
腊(wax)
脂肪酸和醇化合而成的酯。
磷脂类
又称磷酸甘油酯。甘油的一个-基和磷酸结合
4、蛋白质的空间结构
❖ 蛋白质分子有特定的空间结构，即构象。
❖ 蛋白质的一级结构
二级结构
-螺旋 -折叠
三级结构
四级结构
一级结构（Primary structure）：
一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学 功能的基础。
二级结构（secondary structure） ：
甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、 苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸
甲硫 缬 赖 异亮 苯丙 亮 色 苏
谐音 甲 携 来 一 本 亮 色 书
3、肽键、肽和多肽
一个氨基酸分子中的-氨基，与另一氨基酸分 子中的-羧基脱水缩合，形成肽键(peptide bond)。 肽(peptide)—分子量在1500以下；多肽 (polypeptide)—分子量在1500以上。 多肽链的一端有一个-NH2，称N-端；另一端 有一个-COOH，称C-端。
如 ：胰岛素、生长激素、甲状腺激素 (5)有些有免疫作用，如 ：人体内的抗体
(6)有些有运动功能，如肌球蛋白，肌动蛋白等 (7)有些有接受和传递信息作用，如受体等
功能蛋白
2、氨基酸(amino acid)
H NH2 —C—COOH
H
甘氨酸
CH3 NH2 —C—COOH
H
丙氨酸
能否写出通式？
CH3 CH3 CH
生物生存环境的pH范围为3~8.5。细胞中的各种离子 有一定的缓冲能力，使细胞内的pH保持相对恒定，以 利细胞维持正常的生命活动。 有些离子是酶的活化因子，如Mg+、Ca2+； 有些离子是合成有机物的原料:
PO4+可用于合成磷酸、核苷酸等； Fe2+可用于合成血红蛋白等；
三、生物大分子
碳是组成细胞各种 大分子的基础。
（三）蛋白质(protein)—生命活动的主要承担者 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。
(1)有些蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质 如：膜蛋白、毛发中的角蛋白、肌肉中的胶原蛋白等
结构蛋白
(2)有些有催化作用，如： 酶 (3)有些有运输作用，如 ：载体、血红蛋白 (4)有些有调节作用，
– 蛋白质（proein） – 核酸（nucleic acid） – 多糖（polysaccharide） – 脂质（lipid）
（一）糖类（carbohydrate）
❖ 糖：多羟基醛或多羟基酮称为糖 ❖ 组成：糖类是细胞中重要的有机物，糖分子含C、
H、O三种元素。 ❖ 功能：糖提供生命活动所需的能源，而且是重要
的中间代谢物，用来合成重要的生物大分子，构 成细胞的结构成分。 ❖ 分类：糖类包括小分子的单糖、双糖、三糖，以 及由单糖构成的大分子的多糖。
1. 单糖（monosaccharide）
有两种形式存在：即醛糖和酮糖。重要的 单糖有：
丙糖 如甘油醛和二羟丙酮。 戊糖 核糖、脱氧核糖、核酮糖、木糖和阿拉 伯糖。 己糖 葡萄糖、果糖、半乳质，没有水就没有生命，这是因为水有 许多特性：
• 水是极性分子，分子之间形成氢键，因而水有较强的 内聚力和表面张力；
• 水分子之间的氢键使水能缓和温度的变化；
• 冰比水密度低；
• 水是良好的溶剂，是生命系统中各种化学反应的理想 介质；
• 水能够电离。
（二）无机盐
在细胞中一般以离子状态存在，对细胞的渗透压和pH 值起着重要的调节作用：
葡萄糖 （glucose）
葡萄糖是细 胞内主要的 单糖， 是最重要的 能源物质。
2. 寡糖
有少数几个单糖缩合而成的糖。
（1）双糖
如麦芽糖、蔗糖、纤维二糖、乳糖等。
（2）其他寡糖 三糖、四糖等。如棉子糖。
葡葡 萄萄 糖糖
果葡 糖萄
糖
半葡 乳萄 糖糖
麦芽糖 (maltose)
蔗糖 (sucrose)
碳最外层有4个电子 空位，极易形成4 个共价键
碳架结构排列和长 短决定了有机化合 物的基本性质。
有机化合物的性质 取决于功能基团 这些功能基团（ functional group）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 。
生物大分子可分为四类：
NH2 —C—COOH H
缬氨酸
结构通式
HO
H
或
H N C C O H H2N C COOH
HR
R
每种氨基酸分子至少含有一个氨基，一个羧基， 并且都有一个氨基和羧基连接在同一个碳原子上； R基的不同导致氨基酸的种类不同。
人体内氨基酸的种类：共20种
氨基酸
必需氨基酸，8种，体内不能合成 非必需氨基酸，12种，体内可以合成
乳糖 (lactose)
麦芽糖的形成过程
3. 多糖(polysaccharide)
自然界中最多的糖类，由单糖分子缩合脱水而成。
淀粉(starch) 植物细胞中的储藏营养物。 糖原(glycogen)动物细胞中储藏的多糖。 纤维素(cellulose) 植物细胞壁的主要成分。 几丁质、果胶等。
（二）脂类
普通生物学生命的 化学基础
一、元素组成
生物体的主要元素 生命必需的约25种元素 生物体的主要元素(大量元素) C、 H 、O、 N、 P、S、K、
Ca等，占99.35%， 其中C、H、O、N 4种元素占
96%。 微量元素：含量少于0.01% 同位素：质子数与电子数相
同，中子数不同的原子。
二、水和无机盐 （一） 水
(phospholipid) 而成的酯。
类固醇(steroid) 胆固醇、性激素
油脂＝甘油三酯＝脂肪
脂肪(fat)
R代表烃基
脂肪由两种基本结构单元， 甘油和脂肪酸，通过酯化反应合 成。
细胞内主要的贮能物质
甘油三酯的合成：
磷脂(phospholipid) ：又称磷酸甘油脂，与脂肪不同之处在 于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。 (如磷酸胆碱：形成卵磷脂)
脂类在细胞中具有独特的生物学功能：
❖ 是生物膜的重要成分 ❖ 是储能的分子 ❖ 构成生物表面的保护层 ❖ 是很好的绝缘体 ❖ 有些脂类是重要的生物学活性物质（性
激素等）
种类：
脂肪(fat) 甘油和脂肪酸结合而成的酯。
腊(wax)
脂肪酸和醇化合而成的酯。
磷脂类
又称磷酸甘油酯。甘油的一个-基和磷酸结合
4、蛋白质的空间结构
❖ 蛋白质分子有特定的空间结构，即构象。
❖ 蛋白质的一级结构
二级结构
-螺旋 -折叠
三级结构
四级结构
一级结构（Primary structure）：
一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学 功能的基础。
二级结构（secondary structure） ：
甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、 苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸
甲硫 缬 赖 异亮 苯丙 亮 色 苏
谐音 甲 携 来 一 本 亮 色 书
3、肽键、肽和多肽
一个氨基酸分子中的-氨基，与另一氨基酸分 子中的-羧基脱水缩合，形成肽键(peptide bond)。 肽(peptide)—分子量在1500以下；多肽 (polypeptide)—分子量在1500以上。 多肽链的一端有一个-NH2，称N-端；另一端 有一个-COOH，称C-端。
如 ：胰岛素、生长激素、甲状腺激素 (5)有些有免疫作用，如 ：人体内的抗体
(6)有些有运动功能，如肌球蛋白，肌动蛋白等 (7)有些有接受和传递信息作用，如受体等
功能蛋白
2、氨基酸(amino acid)
H NH2 —C—COOH
H
甘氨酸
CH3 NH2 —C—COOH
H
丙氨酸
能否写出通式？
CH3 CH3 CH
生物生存环境的pH范围为3~8.5。细胞中的各种离子 有一定的缓冲能力，使细胞内的pH保持相对恒定，以 利细胞维持正常的生命活动。 有些离子是酶的活化因子，如Mg+、Ca2+； 有些离子是合成有机物的原料:
PO4+可用于合成磷酸、核苷酸等； Fe2+可用于合成血红蛋白等；
三、生物大分子
碳是组成细胞各种 大分子的基础。