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2生命的化学基础new
不同类型的细胞结构和功能不同，但化学 组成基本相似———生命的物质基础
一、元素组成
无机界的 C、H 、O 、N 、P 、S 二、分子组成
1、水和无机盐 2、糖类 3、脂类 4、蛋白质 5、核酸
无机物
水(water)—生命的源泉
无机盐(mineral) 离子 —调节生命的环境
+
（2）蜡（wax）
由长链脂肪酸和长链一元醇脱水而成，皮肤表面，毛、 羽、植物叶及果实表面以及昆虫体表
（3）磷脂（phospholipids）
磷酸甘油脂，甘油的一个α-羟基和磷酸结合成酯
存在与细胞的膜系统中，在脑、
肺、肾、心、骨髓、卵及大豆细胞中 含量丰富。
卵磷脂、脑磷脂、丝氨酸磷脂等。
（4）其他脂类
Ca2+
在细胞中的作用
血红蛋白、细胞色素、过氧化 物酶和铁蛋白的组成成分
维持膜电位
参与蛋白质合成和某些酶促合 成
叶绿素、磷酸酶 肽酶 酪氨酸酶、抗坏血酸氧化酶 肽酶 硝酸还原酶、黄嘌呤氧化酶 钙调素、肌动球蛋白、ATP酶
作用： – （1）对细胞的渗透压和PH起着重要作用 – （2）酶的活化因子和调节因子， Mg2+ ， Ca2+ – （3）合成有机物的原料PO4 3 -合成磷脂、核苷酸 – （4）动作电位、肌肉收缩等，Na+、K+、Ca2+
氨基酸名称 丝氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 谷酰胺 酪氨酸 组氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 赖氨酸 精氨酸
英文缩写 Ser Thr Asn Gln Tyr His Asp Glu Lys Arg
简写 S T N Q Y H D E K R
20种标准氨基酸的英文简写
氨基酸的分类
对于20种标准的氨基酸，按照侧链化学性质的不同，可以 分为以下三组：
类固醇 — 特殊芳香族结构，理化性质与脂肪相近 萜类 — 结构与类固醇相似。
如植物细胞中的胡萝卜素 维生素E 维生素K
结合脂类
4、蛋白质
遗传信息的表达者
氨基酸 – 遗传信息载体 蛋白质的结构- 多层次
蛋白质结构与功能的关系
变化多端
生物分子信息 分子 细胞
生物信息的载体
存贮、复制和传递 遗传信息的系统
细胞渗透压 PH 酶的活化
水和无机盐
水
水的特性符合生物生存的需要：
– 水是极性分子，形成极性共价键，可以和相邻的水分子形成 不稳定的氢键，使水有较强的内聚力和表面能力；
– 很强的结合能力、最好的极性溶剂，对于物质的运输、生命 中化学反应的进行,正常的新陈代谢具有重要意义；
– 水的比热为1cal/g,在温度改变时,热量的需求和释放较大， 使细胞的温度和代谢速率得以保持稳定,维持体温；
– 固态水比液态水的密度低，有利于水生生物的生存。
无机盐
离子种类
主要的阴离子有：Fe2+或
Fe3+
Cl—、 PO4 3 -和 Na+
HCO3—
K+
主要的阳离子有：Mg2+
Na+、K+、Ca2+M、n2+
Mg2+、Fe2+、 Cu2+ Fe3+、Mn2+、 Cu2+、Co2+、 Co2+
Mo2+
Mo2+
DNA通过自我复制，在生物体的繁衍过 程中传递遗传信息
基因通过转录和翻译，使遗传信息在生物 个体中得以表达，并使后代表现出与亲代 相似的生物性状。
基因控制着蛋白质的合成
DNA 转录
RNA 翻译
蛋白 质
蛋
•酶的催化作用
白
•运载和贮存
质
•协调动作
的 功
•机械支持 •免疫保护 •产生和传递神经冲动
能
•生长和分化的控制
蛋白质的构件分子 ——氨基酸
氨基酸的通式
氨基酸的分类
氨基酸的通式
组成蛋白质的常见氨基酸有 二十种 ，通式如下： R不同，组成的 氨基酸就不同
氨基酸名称 英文缩写
甘氨酸
Gly
丙氨酸
Ala
缬氨酸
Val
Leabharlann Baidu
异亮氨酸
Ile
亮氨酸
Leu
苯丙氨酸
Phe
脯氨酸
Pro
甲硫氨酸
Met
色氨酸
Trp
半胱氨酸
Cys
简写 G A V I L F P M W C
组成：C:H:O=1:2:1
糖的分类
单糖- 构成各种糖分子的基本单位 寡糖- 由少数几个（2-10）单糖分子连
接 多糖 –大量单糖分子连接形成的糖 结合糖－糖脂、糖蛋白和蛋白多糖等
单糖分类
丙糖 丁糖 戊糖 己糖
重要的单糖
甘油醛
核糖
脱氧核糖
半缩醛羟基
葡萄糖
果糖
半乳糖
半缩醛羟基
寡 糖（oligosaccharides）
麦芽糖、蔗糖、乳糖
-麦芽糖
蔗糖
α-D-葡萄糖残基
β-D-果糖残基
乳糖
β-D-半乳糖残基
D-葡萄糖残基
多糖
由很多单糖分子缩合脱水而成的分支或不分支的长链 分子，如淀粉、糖原、纤维素
多糖（polysaccharides）
• 均一多糖 淀粉 – 植物细胞（谷粒，块根，果实） 糖原 – 动物细胞（如肝细胞中的糖原） 纤维素 – 植物细胞 木材-50%纤维素，棉花-90%纤维素
•疏水性的氨基酸
Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Pro、Trp和 Met
•带电氨基酸
Arg、His、Lys（+）和Asp、Glu（-）
•极性氨基酸
•Ser、Thr、Cys、Asn、Gln、Tyr
•甘氨酸（Gly）的侧链只有一个氢原子，是最简单的氨基酸， 具有独特的性质，可以单作为第四类，也可以归于第一类。
内环境稳定：PH值 – 生物生存3~8.5，各种生物、各种组织均有适宜的 PH范围，细胞中的离子有一定的缓冲能力。
有机物
糖(Carbohydrate) 脂类(Lipid) 蛋白质(Protein) 核酸(Nucleic acid)等
1、糖类
功能：
1. 生命活动所需能量来源； 2. 与生物体的结构有关； 3. 储藏的养料； 4. 分子识别作用； 5. 具有润滑保护作用。
• 非均一多糖 透明质酸 软骨素
纤维素
3、脂类 生命体的重要构件和储能物质
由C、H、O组成，H:O远大于2，不溶于水， 能溶于非极性溶剂，类别较多，结构差异 很大
功能:
– 生物膜的组成，磷脂、胆固醇 – 储存能量 – 生物表面的保护层 – 很好的绝缘体，保温 – 生物学活性
（1）脂肪 甘油和脂肪酸结合而成，甘油的每一个-OH 和脂肪酸的-COOH结合，形成酯键。
•含有芳香性侧链 Phe、Tyr、Trp、His
•侧链为醇或酚的氨基酸有
Ser、Thr、Tyr
•可以形成氢键 Arg、Lys、Asp、Glu、Ser、Thr、Asn、Gln、His、Tyr
不同类型的细胞结构和功能不同，但化学 组成基本相似———生命的物质基础
一、元素组成
无机界的 C、H 、O 、N 、P 、S 二、分子组成
1、水和无机盐 2、糖类 3、脂类 4、蛋白质 5、核酸
无机物
水(water)—生命的源泉
无机盐(mineral) 离子 —调节生命的环境
+
（2）蜡（wax）
由长链脂肪酸和长链一元醇脱水而成，皮肤表面，毛、 羽、植物叶及果实表面以及昆虫体表
（3）磷脂（phospholipids）
磷酸甘油脂，甘油的一个α-羟基和磷酸结合成酯
存在与细胞的膜系统中，在脑、
肺、肾、心、骨髓、卵及大豆细胞中 含量丰富。
卵磷脂、脑磷脂、丝氨酸磷脂等。
（4）其他脂类
Ca2+
在细胞中的作用
血红蛋白、细胞色素、过氧化 物酶和铁蛋白的组成成分
维持膜电位
参与蛋白质合成和某些酶促合 成
叶绿素、磷酸酶 肽酶 酪氨酸酶、抗坏血酸氧化酶 肽酶 硝酸还原酶、黄嘌呤氧化酶 钙调素、肌动球蛋白、ATP酶
作用： – （1）对细胞的渗透压和PH起着重要作用 – （2）酶的活化因子和调节因子， Mg2+ ， Ca2+ – （3）合成有机物的原料PO4 3 -合成磷脂、核苷酸 – （4）动作电位、肌肉收缩等，Na+、K+、Ca2+
氨基酸名称 丝氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 谷酰胺 酪氨酸 组氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 赖氨酸 精氨酸
英文缩写 Ser Thr Asn Gln Tyr His Asp Glu Lys Arg
简写 S T N Q Y H D E K R
20种标准氨基酸的英文简写
氨基酸的分类
对于20种标准的氨基酸，按照侧链化学性质的不同，可以 分为以下三组：
类固醇 — 特殊芳香族结构，理化性质与脂肪相近 萜类 — 结构与类固醇相似。
如植物细胞中的胡萝卜素 维生素E 维生素K
结合脂类
4、蛋白质
遗传信息的表达者
氨基酸 – 遗传信息载体 蛋白质的结构- 多层次
蛋白质结构与功能的关系
变化多端
生物分子信息 分子 细胞
生物信息的载体
存贮、复制和传递 遗传信息的系统
细胞渗透压 PH 酶的活化
水和无机盐
水
水的特性符合生物生存的需要：
– 水是极性分子，形成极性共价键，可以和相邻的水分子形成 不稳定的氢键，使水有较强的内聚力和表面能力；
– 很强的结合能力、最好的极性溶剂，对于物质的运输、生命 中化学反应的进行,正常的新陈代谢具有重要意义；
– 水的比热为1cal/g,在温度改变时,热量的需求和释放较大， 使细胞的温度和代谢速率得以保持稳定,维持体温；
– 固态水比液态水的密度低，有利于水生生物的生存。
无机盐
离子种类
主要的阴离子有：Fe2+或
Fe3+
Cl—、 PO4 3 -和 Na+
HCO3—
K+
主要的阳离子有：Mg2+
Na+、K+、Ca2+M、n2+
Mg2+、Fe2+、 Cu2+ Fe3+、Mn2+、 Cu2+、Co2+、 Co2+
Mo2+
Mo2+
DNA通过自我复制，在生物体的繁衍过 程中传递遗传信息
基因通过转录和翻译，使遗传信息在生物 个体中得以表达，并使后代表现出与亲代 相似的生物性状。
基因控制着蛋白质的合成
DNA 转录
RNA 翻译
蛋白 质
蛋
•酶的催化作用
白
•运载和贮存
质
•协调动作
的 功
•机械支持 •免疫保护 •产生和传递神经冲动
能
•生长和分化的控制
蛋白质的构件分子 ——氨基酸
氨基酸的通式
氨基酸的分类
氨基酸的通式
组成蛋白质的常见氨基酸有 二十种 ，通式如下： R不同，组成的 氨基酸就不同
氨基酸名称 英文缩写
甘氨酸
Gly
丙氨酸
Ala
缬氨酸
Val
Leabharlann Baidu
异亮氨酸
Ile
亮氨酸
Leu
苯丙氨酸
Phe
脯氨酸
Pro
甲硫氨酸
Met
色氨酸
Trp
半胱氨酸
Cys
简写 G A V I L F P M W C
组成：C:H:O=1:2:1
糖的分类
单糖- 构成各种糖分子的基本单位 寡糖- 由少数几个（2-10）单糖分子连
接 多糖 –大量单糖分子连接形成的糖 结合糖－糖脂、糖蛋白和蛋白多糖等
单糖分类
丙糖 丁糖 戊糖 己糖
重要的单糖
甘油醛
核糖
脱氧核糖
半缩醛羟基
葡萄糖
果糖
半乳糖
半缩醛羟基
寡 糖（oligosaccharides）
麦芽糖、蔗糖、乳糖
-麦芽糖
蔗糖
α-D-葡萄糖残基
β-D-果糖残基
乳糖
β-D-半乳糖残基
D-葡萄糖残基
多糖
由很多单糖分子缩合脱水而成的分支或不分支的长链 分子，如淀粉、糖原、纤维素
多糖（polysaccharides）
• 均一多糖 淀粉 – 植物细胞（谷粒，块根，果实） 糖原 – 动物细胞（如肝细胞中的糖原） 纤维素 – 植物细胞 木材-50%纤维素，棉花-90%纤维素
•疏水性的氨基酸
Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Pro、Trp和 Met
•带电氨基酸
Arg、His、Lys（+）和Asp、Glu（-）
•极性氨基酸
•Ser、Thr、Cys、Asn、Gln、Tyr
•甘氨酸（Gly）的侧链只有一个氢原子，是最简单的氨基酸， 具有独特的性质，可以单作为第四类，也可以归于第一类。
内环境稳定：PH值 – 生物生存3~8.5，各种生物、各种组织均有适宜的 PH范围，细胞中的离子有一定的缓冲能力。
有机物
糖(Carbohydrate) 脂类(Lipid) 蛋白质(Protein) 核酸(Nucleic acid)等
1、糖类
功能：
1. 生命活动所需能量来源； 2. 与生物体的结构有关； 3. 储藏的养料； 4. 分子识别作用； 5. 具有润滑保护作用。
• 非均一多糖 透明质酸 软骨素
纤维素
3、脂类 生命体的重要构件和储能物质
由C、H、O组成，H:O远大于2，不溶于水， 能溶于非极性溶剂，类别较多，结构差异 很大
功能:
– 生物膜的组成，磷脂、胆固醇 – 储存能量 – 生物表面的保护层 – 很好的绝缘体，保温 – 生物学活性
（1）脂肪 甘油和脂肪酸结合而成，甘油的每一个-OH 和脂肪酸的-COOH结合，形成酯键。
•含有芳香性侧链 Phe、Tyr、Trp、His
•侧链为醇或酚的氨基酸有
Ser、Thr、Tyr
•可以形成氢键 Arg、Lys、Asp、Glu、Ser、Thr、Asn、Gln、His、Tyr