高中生物奥赛讲义-生物化学

是否可 再利用
合成光合作用过程中各种酶、ATP、NADPH及叶 是
绿素的成分
ATP、NADPH的重要组成成分，对维持叶绿体膜 是
的结构和功能有重要作用
促进有机物的合成与运输
是
叶绿素的组成成分
是
促进花粉的萌发和花粉管伸长
是
否
一般作为酶的活化中心
否
缺乏时， 病症部位 衰老组织
衰老组织
衰老组织 衰老组织 衰老组织 幼嫩组织 幼嫩组织
如糖被、（植物、细菌、真菌等的）细胞壁的成 分；是细胞的主要能源物质。
（2）组成元素及种类 糖类是多羟基的醛或酮及其缩聚物和某些衍
生物。其组成元素只有C、H、O，分单糖、寡糖、 多糖三类。
单糖：分子通式是（CH2O)n，是不能水解的 最简单的糖类。根据碳原子数，单糖又可分为三
碳～七碳糖（丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖）。
葡萄糖和果糖六碳糖，分子式都是C6H12O6，但结 构式不同，在化学上叫做同分异构体（如图）。
核糖（C5H10O5）和脱氧核糖（C5H10O4）都是五碳 糖，分别是构成RNA和DNA的重要成分
单糖由于分子内部结构不是对称的（无对称面、 对称中心、对称轴），因而具有旋光性。
五碳糖、六碳糖等单糖分子在溶液中大多不成
水分子是极性分子，并且水分子之间很容易形成 氢键。水分子的生物学功能主要有以下几个方面：
有较强的内聚力和表面张力
有较大的比热和蒸发热
结合水对亲水大分子的空间结构和生物学功能有 重要作用
自由水是代谢物质的良好溶剂，自由水的流动能 运输物质，水参与原生质结构的形成和参与某些化学 反应，保证了生物膜等细胞结构的稳定，水有调节各 种生理作用的功能。
生物化学
原生质是具有生物活性的物质，其各种化 学成分按照一定的化学规律构建具有特定结构 体系的原生质体，即细胞。
构成原生质的化学物质可分为无机物和有 机物两大类。无机物包括水和无机盐，有机物 一般指含碳化合物，一般可分为糖类、脂类、 蛋白质和核酸等四类。
大约只有25种元素是构成生命不可缺少的元 素，其中C、H、O、N、P、S、Cl、Na、K、Ca、 Mg元素含量较多（超过生物体总重量0.01%）， 称为常量元素（大量元素），余下的14种元素： Fe、Zn、Mn、Cu、Mo、Co、Se、Cr、Ni、V、Sn、 Si、I、F含量很少（少于生物体总重量0.01%）， 称为微量元素。
链式，而成环式结构。单糖分子内的醛基或酮基可 以自发地、迅速地与同一分子另一个碳原子上的羟 基发生可逆的反应，生成半缩醛，从而形成环式结 构，其中第一位C原子上的羟基称为半缩醛羟基，化 学性质很活跃。
环式结构中碳原子位于不同平面上，使分子成
为船式或椅式构象，其中椅式构象最为稳定。船式、 椅式的互变只存在单个共价键的旋转，而不存在共 价键的断裂与重建，称为构象异构。
原甘蔗汁中的营养成分，故食用红糖营养价值较高。 乳糖由一分子β-半乳糖和一分子α-葡萄糖脱水缩合 而成。
K
维持细胞内液渗透压的决定性 缺乏时，心律失常
作用；维持心肌舒张、保持心
肌正常兴奋性
Na 维持细胞外液渗透压的主要物 缺乏时，血压下降、心率加快、四肢
质
发冷
Ca 骨骼和牙齿的成分
缺乏时：佝偻病、骨质软化、
调节生命活动
骨质疏松
血钙减少时：骨肉抽搐
血钙增多时：肌无力
第2节 有机化合物
碳是组成生物体的最基本元素。碳原子核最
外层有四个电子，可与碳、氢、氧及氮原子形成 四个强共价键。碳原子与碳原子之间可以单键相 结合，可也以双键或三键相结合。碳原子能相互 连接成链或环，从而生成各种大分子，这些结构 称为有机物的碳链骨架。碳链骨架结构的排列方 式和长短，决定了有机化合物的基本性质。
1．糖类
（1）生物学功能 糖类的主要功能有：构成生物体的重要成分，
在一定的范围内细胞中的“自由水/结合水”的 比值越高，代谢活动就会越旺盛。
2．无机盐 含量很少，通常以离子状态存在。
主要作用有：对细胞的渗透压和pH起着重要的 调节作用，有些离子是酶的活化因子和调节因子，
有些离子是合成有机物的原料，维持正常的生命活 动。
矿质 元素
N
P
K Mg B Ca Fe
功
能
同分异构体分为结构异构体和立体异构体。
原子组成相同而具体结构不同的各种物质称为同 分异构体。其中，分子中原子连接的次序不同就 构成了不同的结构异构体，如葡萄糖和果糖、核 糖和核酮糖。如结构式相同而原子的空间取向不 同就形成了立体异构体，其中不能通过旋转单键 来互变的为构型异构，如葡萄糖的D与L构型；能 通过旋转单键来互变的则为构象异构，如葡萄糖 的船式和椅式构象。
麦芽糖是淀粉的重复结构单位，由两个α-葡萄 糖之间脱水构成，主要来自于淀粉的水解，属于次
生寡糖。纤维二糖是纤维素的重复结构单位，由两 个β-葡萄糖之间脱水构成，主要来自于纤维素的水 解，也属于次生寡糖。
蔗糖由一分子α-葡萄糖和β-果糖脱水缩合而成。 将甘蔗榨成汁，加热浓缩即成红糖，结晶品就是白
砂糖，再经重结晶溶液中能发生
多种反应，产生不同的产物，异构化是其中的一种； 单糖的游离醛基可在碱性溶液中被若氧化剂氧化成 羧基，产生糖醛酸。如用氢氧化铜（斐林试剂）作 氧化剂反应，产生砖红色沉淀；用硝酸盐作氧化剂， 发生银镜反应。
寡糖（低聚糖）：是由2～20个单糖分子脱水 缩合而得的糖。在某些激素、抗体、维生素和其他 各种重要分子中都含有寡糖基。寡糖也存在于细胞 表面，构成细胞膜表面的糖被，与细胞间的识别机 制有关。自然界中最常见的是含有2个单糖单位的 双糖，如植物细胞内的蔗糖、麦芽糖，动物细胞内 的乳糖，存在于藻类细菌、真菌和某些昆虫细胞内 的海藻糖等。
碳元素是生物体中最基本的元素，是构成细 胞中具有生物活性的有机物基本骨架的元素。
第1节 无机化合物
1．水 水在生物体中含量最多，一般为70%～90%。
一般发育旺盛的幼小细胞中含水量较大，生命活力 差的细胞组织中含水量较小，休眠的种子和孢子中 含水量一般低于10％。
大部分水在细胞中能自由移动，叫做自由水 （游离水）；少数水被纤维素、淀粉、蛋白质、葡 萄糖、氨基酸等多种亲水性物质及其离子物质，以 氢键、静电引力所吸附，成为结合水，约占含水量 的4.5%。