陈阅增第四版普通生物学第1篇2生命的化学基础
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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。
决定分子主要化学性质的特殊原子或基团----官能团
化合物 烷烃 烯烃
炔烃 卤代烃
醇 醚 酚
官能团名称 碳-碳单键 碳-碳双键
碳-碳三键
官能团结构 -C-C-C=C-
-C=C-
卤素（-X）
-X（F，Cl，Br，I)
中子数为6、7、8 其中12C、13C为稳定性同位素，14C为放射性同
位素，原子核会自行衰变
同位素示踪：利用放射性同位素显示某 种原子在生物体内的来踪去迹，常用于生物 学研究、医学和疾病诊断等方面
1.自然界元素：92种 2.生命必需元素约25种 生物体的主要元素(大量元素)
C、 H 、O、 N、 P、S、K、 Ca、Cl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%
❖ 离子键：两个电荷符号相反的离子 彼此吸引而形成。如盐晶体，电中性
❖ 共价键：两个原子间共用一对或多对 电子而形成。生物大分子化学键的主要
形式。
2.1.3 水是细胞中不可缺少的物质
水对生物体非常重要 水占约生物体的 70％ 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
❖ 病因与发现经过：
居民长期食用 “镉米”、 “镉鱼”饮“镉水” 而发病。
痛痛病患者骨骼 严重畸形
2.1.2 化合物由元素组成
• 原子的各种基本粒子中，决定其化学性 质的是电子，
• 距离原子核越远，电子所带的能量越多。 • 最外层的电子数决定着原子的化学性质。
如：氢只有一个电子，故反应性特别强
化学键 ❖ 离子键：原子间的电子得失或共用。 ❖ 共价键：生物大分子化学键的主要形式
“反自然” 现象 自然界：C、H、O 总和 < 1% 生物体： C、H、O 、N总和 > 96%
生命体与普通物质的不同
微量元素
Fe 氧的运送和酶的活性有关，缺少时，引起缺铁性贫血。 Cu 发生冠心病的主要原因，与酶的活性有关。 Zn 在青少年的发育生长，癌症等的发病和防治起有作用。 Mo （钼）与酶的活性、食道癌的发病率和防治有关。 I 缺碘产生地方性甲状腺肿，幼儿发生呆小症。图 Co （钴）与酶的活性有关。青春期少女0.015mg/每日。 V （钒）软体动物富有钒；鱼体含量较低。
pH=14最弱的酸度(或最强的碱度) 如活细胞pH接近于7 常用的洗涤剂pH在12以上 缓冲剂 全球性的酸雨、酸雾：矿物燃料的燃烧→硫酸、 硝酸，会酸化土地、海洋
2.1.4 化学反应是原子重组
❖ 化学反应并不能创造或破坏原子，只能将原 子重新组合，所以化学反应是破坏已有的化 学键，形成新的化学键。
质。
有机化合物：除CO、CO2 和碳酸盐等简单化合物 外的含碳化合物的统称。
wk.baidu.com
❖ 烃或碳氢化合物：主要包含烷烃、环烷烃、 烯烃、炔烃、芳香烃。烃类均不溶于水。衍 生物众多。
❖ 异构体： ❖ 苯环：
❖ 甲烷：天然气 ❖ 乙烷、丙烷：液化石油气 ❖ 环己烷：汽油
有机化合物的性质 取决于功能基团
，这些功能基团几 乎都是极性基团。
❖ 第一，水是极性水分的子特性
❖ 电负性：一个原子拉住共用电子的力量 ❖ 非极性共价键：电负性完全相同的原子
所形成的共价键，如O2 、H2、CH4 ❖ 极性共价键：电子的“共用”不是各占一半
氧的电负 性最强
水的特性
❖ 第二，水分子间形 成氢键
略带负电荷的一端（O） 与略带正电荷的一 端（H)相互吸引， 形成一个较弱的 键——氢键
1←→4
水的特性
第三，液体水的水分子具内聚力， 如水的蒸腾、昆虫在水上爬行
第四，水分子之间的氢键使水能缓和温度的变化， 如沿海较温和、水不易蒸发、出汗散热
第五，冰比水轻，固态密度小于液态，水特性 → 利于水生生物生存 第六，水是极好的溶剂，许多极性分子易溶于水
水的特性
第七，水能电离，成氢离子H+和羟离子OH• 酸度： pH=0最强的酸度 pH=7中性（如纯水）
普通生物学
第1篇 细胞
南宫中学 鲍晓明
第二章 生命的化学基础
一、原子与分子 二、组成细胞的大分子 三、糖类 四、脂质 五、蛋白质 六、核酸
❖ 2.1.1 生2命.1需要原约子25与种分元素子
❖ 元素是由原子组成的，原子是物质的最 小的单位 质子
❖ 原子 中子 电子
原子的构成
质子（带正电） 原子核 原子 （带正电） 中子（不带电）
(3)原子的质量主要集中在原子核上。
几种原子的构成
你的结论？
原子种类 氢 碳 氧 钠 氯
质子数 1 6 8 11 17
中子数 0 6 8 12 18
核外电子数 1 6 8 11 17
质子数=核外电子数
质子数不一定等于中子数。
不是所有的原子都含有中子。
同位素：质子数与电子数相同，中子数 不同的原子。 12C、13C、14C：原子序数（质子数）都是6，
（不带电）
电子 （带负电）
核电荷数＝质子数＝核外电子数
电子运动速度=光速
构成原子的粒子的电性和质量
你有什么发现？
粒子 种类 质子 中子 电子
电性
1个单位正电荷 不带电
1个单位负电荷
质量
1.6726×10-27kg 1.6749×10-27kg 质子质量的1/1836
（1）质子电量=电子电量，电性相反 （2）质量：质子=中子，质子≈电子*1800
❖ 例如：氢分子和氧分子化合成水 2H-H + O=O → O + O H HH H 胡萝卜素转化为维生素A
C40H56β-胡萝卜素+O2+4H →2C20H30O维生素A
2.2 组成细胞的大分子
2.2.1 碳是组成细胞各种大分子的基础
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
F （氟）与牙齿健康有关，缺氟产生龋齿； 过多则斑齿和氟中毒。
Ni （镍）植物中15－55ppm,人为0.1ppm； 急性白血病.25μg/ml
Se （硒）缺硒产生克山病，与肝功能、冠 心病发病和防治有关.
碘缺乏症
❖ 甲状腺肿
呆小症
2005年广东韶关镉污染
❖ 痛痛病：
发生在日本富山县神通川流域， 是由于含镉废水污染农田而引 起的公害病。患者全身疼痛， 终日喊疼不止，故名痛痛病。
决定分子主要化学性质的特殊原子或基团----官能团
化合物 烷烃 烯烃
炔烃 卤代烃
醇 醚 酚
官能团名称 碳-碳单键 碳-碳双键
碳-碳三键
官能团结构 -C-C-C=C-
-C=C-
卤素（-X）
-X（F，Cl，Br，I)
中子数为6、7、8 其中12C、13C为稳定性同位素，14C为放射性同
位素，原子核会自行衰变
同位素示踪：利用放射性同位素显示某 种原子在生物体内的来踪去迹，常用于生物 学研究、医学和疾病诊断等方面
1.自然界元素：92种 2.生命必需元素约25种 生物体的主要元素(大量元素)
C、 H 、O、 N、 P、S、K、 Ca、Cl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%
❖ 离子键：两个电荷符号相反的离子 彼此吸引而形成。如盐晶体，电中性
❖ 共价键：两个原子间共用一对或多对 电子而形成。生物大分子化学键的主要
形式。
2.1.3 水是细胞中不可缺少的物质
水对生物体非常重要 水占约生物体的 70％ 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
❖ 病因与发现经过：
居民长期食用 “镉米”、 “镉鱼”饮“镉水” 而发病。
痛痛病患者骨骼 严重畸形
2.1.2 化合物由元素组成
• 原子的各种基本粒子中，决定其化学性 质的是电子，
• 距离原子核越远，电子所带的能量越多。 • 最外层的电子数决定着原子的化学性质。
如：氢只有一个电子，故反应性特别强
化学键 ❖ 离子键：原子间的电子得失或共用。 ❖ 共价键：生物大分子化学键的主要形式
“反自然” 现象 自然界：C、H、O 总和 < 1% 生物体： C、H、O 、N总和 > 96%
生命体与普通物质的不同
微量元素
Fe 氧的运送和酶的活性有关，缺少时，引起缺铁性贫血。 Cu 发生冠心病的主要原因，与酶的活性有关。 Zn 在青少年的发育生长，癌症等的发病和防治起有作用。 Mo （钼）与酶的活性、食道癌的发病率和防治有关。 I 缺碘产生地方性甲状腺肿，幼儿发生呆小症。图 Co （钴）与酶的活性有关。青春期少女0.015mg/每日。 V （钒）软体动物富有钒；鱼体含量较低。
pH=14最弱的酸度(或最强的碱度) 如活细胞pH接近于7 常用的洗涤剂pH在12以上 缓冲剂 全球性的酸雨、酸雾：矿物燃料的燃烧→硫酸、 硝酸，会酸化土地、海洋
2.1.4 化学反应是原子重组
❖ 化学反应并不能创造或破坏原子，只能将原 子重新组合，所以化学反应是破坏已有的化 学键，形成新的化学键。
质。
有机化合物：除CO、CO2 和碳酸盐等简单化合物 外的含碳化合物的统称。
wk.baidu.com
❖ 烃或碳氢化合物：主要包含烷烃、环烷烃、 烯烃、炔烃、芳香烃。烃类均不溶于水。衍 生物众多。
❖ 异构体： ❖ 苯环：
❖ 甲烷：天然气 ❖ 乙烷、丙烷：液化石油气 ❖ 环己烷：汽油
有机化合物的性质 取决于功能基团
，这些功能基团几 乎都是极性基团。
❖ 第一，水是极性水分的子特性
❖ 电负性：一个原子拉住共用电子的力量 ❖ 非极性共价键：电负性完全相同的原子
所形成的共价键，如O2 、H2、CH4 ❖ 极性共价键：电子的“共用”不是各占一半
氧的电负 性最强
水的特性
❖ 第二，水分子间形 成氢键
略带负电荷的一端（O） 与略带正电荷的一 端（H)相互吸引， 形成一个较弱的 键——氢键
1←→4
水的特性
第三，液体水的水分子具内聚力， 如水的蒸腾、昆虫在水上爬行
第四，水分子之间的氢键使水能缓和温度的变化， 如沿海较温和、水不易蒸发、出汗散热
第五，冰比水轻，固态密度小于液态，水特性 → 利于水生生物生存 第六，水是极好的溶剂，许多极性分子易溶于水
水的特性
第七，水能电离，成氢离子H+和羟离子OH• 酸度： pH=0最强的酸度 pH=7中性（如纯水）
普通生物学
第1篇 细胞
南宫中学 鲍晓明
第二章 生命的化学基础
一、原子与分子 二、组成细胞的大分子 三、糖类 四、脂质 五、蛋白质 六、核酸
❖ 2.1.1 生2命.1需要原约子25与种分元素子
❖ 元素是由原子组成的，原子是物质的最 小的单位 质子
❖ 原子 中子 电子
原子的构成
质子（带正电） 原子核 原子 （带正电） 中子（不带电）
(3)原子的质量主要集中在原子核上。
几种原子的构成
你的结论？
原子种类 氢 碳 氧 钠 氯
质子数 1 6 8 11 17
中子数 0 6 8 12 18
核外电子数 1 6 8 11 17
质子数=核外电子数
质子数不一定等于中子数。
不是所有的原子都含有中子。
同位素：质子数与电子数相同，中子数 不同的原子。 12C、13C、14C：原子序数（质子数）都是6，
（不带电）
电子 （带负电）
核电荷数＝质子数＝核外电子数
电子运动速度=光速
构成原子的粒子的电性和质量
你有什么发现？
粒子 种类 质子 中子 电子
电性
1个单位正电荷 不带电
1个单位负电荷
质量
1.6726×10-27kg 1.6749×10-27kg 质子质量的1/1836
（1）质子电量=电子电量，电性相反 （2）质量：质子=中子，质子≈电子*1800
❖ 例如：氢分子和氧分子化合成水 2H-H + O=O → O + O H HH H 胡萝卜素转化为维生素A
C40H56β-胡萝卜素+O2+4H →2C20H30O维生素A
2.2 组成细胞的大分子
2.2.1 碳是组成细胞各种大分子的基础
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
F （氟）与牙齿健康有关，缺氟产生龋齿； 过多则斑齿和氟中毒。
Ni （镍）植物中15－55ppm,人为0.1ppm； 急性白血病.25μg/ml
Se （硒）缺硒产生克山病，与肝功能、冠 心病发病和防治有关.
碘缺乏症
❖ 甲状腺肿
呆小症
2005年广东韶关镉污染
❖ 痛痛病：
发生在日本富山县神通川流域， 是由于含镉废水污染农田而引 起的公害病。患者全身疼痛， 终日喊疼不止，故名痛痛病。