生命现象与化学

第9章化学与生命健康

1．构成生命的基本物质是哪几类有机化合物？

【答案】

糖类：糖是自然界存在的一大类具有生物功能的有机化合物。它主要是绿色植物光合作用形成的。包括多糖、淀粉、糖原、纤维素。

蛋白质、氨基酸：蛋白质是细胞结构里最复杂多变的一类大分子，它存在于一切活细胞中。构成蛋白质的氨基酸是α-氨基酸，为方便起见，简称氨基酸。它们是α-碳[羧基(—COOH)旁边的碳]上有一个氨基(—NH2)的有机酸。

蛋白质分子是由一条或多条多肽链构成的生物大分子。蛋白质的种类很多，以前认为蛋白质都是天然的，但现在差不多任何顺序的肽链都能合成，包括自然界里没有的。所以种类是无限的，其中有的已知有生物功能和活性。

酶：科学实验证明了酶的化学组成同蛋白质一样，也是由氨基酸组成的，它们都具有蛋白质的化学本性。至今，人们已鉴定出2000种以上的酶，其中有200多种已得到了结晶。酶是一类由生物细胞产生的、以蛋白质为主要成分的、具有催化活性的生物催化剂。

核酸：核酸是一类多聚核苷酸，它的基本结构单位是核苷酸。

核酸中的碱基分两大类：嘌呤碱与嘧啶碱。核酸中的戊糖有两类：D-核糖和D-2-脱氧核糖。核酸的分类就是根据核酸中所含戊糖种类不同而分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类。

2．淀粉与纤维素有何不同？

【答案】

淀粉与纤维素仅仅是结构单体在构型上的不同，却使它们有不同的性质。淀粉在水中会变成糊状，而纤维素不仅不溶于水，甚至不溶于强酸或碱。人体中由于缺乏具有分解纤维素结构所必需的酶(生物催化剂)，因此纤维素不能为人体所利用，就不能作为人类的主要食品。但纤维素能促进肠的蠕动而有助于消化，适当食用是有益的。牛、马等动物的胃里含有能使纤维素水解的酶，因此可食用含大量纤维素的饲料。纤维素是植物支撑组织的基础，棉花中纤维素含量高达98％，亚麻和木材中含纤维素分别为80％和50％左右。纤维素是制造人造丝、人造棉、玻璃纸、火棉胶等的主要原料。

3．什么是蛋白质的基本结构单位？

【答案】

氨基酸是蛋白质的基本结构单位。

构成蛋白质的氨基酸是α-氨基酸，它们是α-碳[羧基(—COOH)旁边的碳]上有一个氨基(—NH2)的有机酸。

氨基酸中的R基侧链是各种氨基酸的特征基团。最简单的氨基酸是甘氨酸，其中的R是一个H原子。

人体内的主要蛋白质大约由20种氨基酸组成，蛋白质中的氨基酸是L-构型。(氨基酸有L-构型和D-构型，它们彼此类似但构型不同，将它们重叠时，它们并非等同，而是互为镜象，不能重叠，这两种构型分别为L-型和D-型。单糖也有D-，L-两种异构体，与人类关系密切的是D-葡萄糖和D-果糖。)

4．酶是生物催化剂与一般催化剂有何不同？

【答案】

酶催化作用，有其很多特点，最主要的如下。

(1)酶是由生物细胞在基因指导下合成的，其主要成分是蛋白质。

(2)酶催化反应都是在比较温和的条件下进行的。例如在人体中的各种酶促反应，一般是在体温(37℃)和血液pH约为7的情况下进行的，这与它的特定结构有关。因此酶对周围环境的变化比较敏感，若遇到高温、强酸、强碱、重金属离子、配位体或紫外线照射等因素的影响时，易失去它的催化活性。

(3)酶具有高度的专一性，即某一种酶仅对某一类物质甚至只对某一种物质的给定反应起催化作用，生成一定的产物。如脲酶只能催化尿素水解生成NH3和CO2，而对尿素的衍生物和其他物质都不具有催化水解的作用，也不能使尿素发生其他反应。酶的这种专一性通常可用酶分子的几何构象给予解释。如麦芽糖酶是一种只能催化麦芽糖水解为两分子葡萄糖的催化剂，这是由于麦芽糖酶的活性部位(即反应发生的位置)能准确地结合一个麦芽糖分子，当两者相遇时，使两个单糖单位相连接的链合变弱，其结果是水分子的进入并发生水解反应。麦芽糖酶不能使蔗糖水解，使蔗糖水解的是蔗糖酶。

(4)酶促反应所需要的活化能低，而且催化效率非常高。例如，H2O2分解为H2O和O2所需的活化能是75.3 kJ·mol-1；用胶态铂作催化剂活化能降为49

kJ·mol-1；当用过氧化氢酶催化时的活化能仅需8 kJ·mol-1左右，并且H2O2分解的效率可提高109倍。