生命的物质基础元素和化合物(课堂PPT).ppt
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1、成都中医药大学医学技术学院成都中医药大学医学技术学院第二章第二章生命的生命的物质物质基础基础v元素和化合物元素和化合物v生物体的主要生物体的主要 生物分子生物分子 v糖类糖类v脂类脂类v蛋白质蛋白质v核酸核酸11 1 生命对生命对元素元素的选择的选择2元素元素:具有相同核电荷数(即质子数)的同一类原子总称为元素具有相同核电荷数(即质子数)的同一类原子总称为元素 目前共发现118种元素 3l大量元素大量元素12种种(C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Na、Fe、Cl)(99.99%)l微量元素微量元素13种种(Cu、Zn、I、Mn、Cr、F、Ba、Co、Li、Se、Sn、Mo、B)(0.0
2、1%)生命需要约生命需要约25种元素:种元素:4碘缺乏症碘缺乏症甲状甲状腺肿腺肿5碘缺乏症碘缺乏症呆小症呆小症(克汀病克汀病)6有害元素:有害元素:l由于环境污染或从食物中摄入量过大、由于环境污染或从食物中摄入量过大、时间过长,对人体健康有害的元素称为时间过长,对人体健康有害的元素称为有害元素有害元素或或有毒元素有毒元素。l有毒元素包括有毒元素包括:铍、铝、镓、镉、铟、铍、铝、镓、镉、铟、锑、碲、汞、铊、铅、铋、镭、铀等。锑、碲、汞、铊、铅、铋、镭、铀等。7重金属污染重金属污染被镉污染的扁豆被镉污染的扁豆汞污染汞污染水俣病患者水俣病患者8l注意:注意:必需和非必需的界限是相对的必需和非必需的界
3、限是相对的。l首先,随着诊断方法和首先,随着诊断方法和检测手段检测手段的进步和的进步和完善,今天认为是非必需的元素可能明天完善,今天认为是非必需的元素可能明天会被发现是必需的。会被发现是必需的。l其次,每种元素都对应有一个其次,每种元素都对应有一个合理的摄入合理的摄入量量,即使是必需元素在人体内也有一个合,即使是必需元素在人体内也有一个合适的浓度范围,超过或不足都不利于人体适的浓度范围,超过或不足都不利于人体健康。健康。9同位素及利用:同位素及利用:l同位素同位素:质子数和电子数都相同,但中子数不同的原:质子数和电子数都相同,但中子数不同的原子。子。如:如:1212C C、1414C C;14
4、14N N、1515N N;3131P P、3232P P;1616O O、1818O O。l同位素示踪:同位素示踪:利用放射性同位素显示某种原子在生物利用放射性同位素显示某种原子在生物体内的来踪去迹的技术。体内的来踪去迹的技术。102 生物体的主要生物分子生物体的主要生物分子11蛋白质蛋白质核酸核酸脂类脂类糖糖无机盐无机盐水水不同的生物体,其分子组成不同的生物体,其分子组成也大体相同:也大体相同:12l特性特性:l水是极性分子水是极性分子l水分子之间形成氢键水分子之间形成氢键l液态水分子具有内聚力液态水分子具有内聚力l水能缓和温度变化水能缓和温度变化l冰比水轻冰比水轻l水是极好的溶剂水是极好
5、的溶剂l水能电离水能电离(1)水是细胞中不可缺少的物质水是细胞中不可缺少的物质13l水是生物体的水是生物体的主要成分主要成分之一。细胞中水的含之一。细胞中水的含量通常占细胞总量量通常占细胞总量70%80%。l不同机体或同一机体的不同器官,不同机体或同一机体的不同器官,含水量差含水量差别很别很大大。l例如:人体骨骼例如:人体骨骼2222,肌肉,肌肉7676,脑,脑70708484,肝脏肝脏7070,皮肤,皮肤7272,心脏,心脏7979,血液,血液8383。l一般说来,水生生物和生命活动旺盛的细胞,含一般说来,水生生物和生命活动旺盛的细胞,含水较多;水较多;l陆生生物和生命活动不活跃的细胞,含水
6、分较少。陆生生物和生命活动不活跃的细胞,含水分较少。如休眠的种子、孢子含水量低于如休眠的种子、孢子含水量低于1010。l细胞中水存在形式:细胞中水存在形式:游离水游离水和和结合水结合水。14l生物体内水的主要作用:生物体内水的主要作用:游离水是良好的游离水是良好的溶剂溶剂游离水是物质游离水是物质运输运输的介质的介质直接参加体内的直接参加体内的生化反应生化反应具有具有调节体温调节体温的作用的作用润滑润滑作用作用保持植物固有姿态保持植物固有姿态15(2)无机盐无机盐以离子状态存在;占细胞总量的以离子状态存在;占细胞总量的1%1%以下。以下。主要的阴离子(主要的阴离子(ClCl、POPO4 4和和H
7、COHCO3 3)在细胞中的作用在细胞中的作用:v构成生物体的缓冲系统;构成生物体的缓冲系统;v在细胞的能量代谢中起着关键作用;在细胞的能量代谢中起着关键作用;v是核苷酸、磷脂、磷蛋白和磷酸化糖的组成成是核苷酸、磷脂、磷蛋白和磷酸化糖的组成成分;分;16 阳离子在细胞中的作用:阳离子在细胞中的作用:钙调素、肌动球蛋白、钙调素、肌动球蛋白、ATPATP酶酶CaCa2+2+硝酸还原酶、黄嘌呤氧化酶硝酸还原酶、黄嘌呤氧化酶MoMo2+2+肽酶肽酶CoCo2+2+酪氨酸酶、抗坏血酸氧化酶酪氨酸酶、抗坏血酸氧化酶CuCu2+2+肽酶肽酶MnMn2+2+叶绿素、磷酸酶、叶绿素、磷酸酶、NaNa+-K-K+
8、泵泵MgMg2+2+维持膜电位、参与蛋白质合成和某些酶促合成维持膜电位、参与蛋白质合成和某些酶促合成K K+维持膜电位维持膜电位NaNa+血红蛋白、细胞色素、过氧化物酶和铁蛋白的血红蛋白、细胞色素、过氧化物酶和铁蛋白的成分成分FeFe2+2+或或FeFe3+3+在细胞中的作用在细胞中的作用离子种类离子种类17(3 3)生物大分子生物大分子l生物大分子生物大分子(biological macromolecule):是作为生物体内主要活性成分的各种分子量达是作为生物体内主要活性成分的各种分子量达到上万或更多的有机分子到上万或更多的有机分子。l如:如:糖类、脂类、蛋白质、核酸糖类、脂类、蛋白质、核酸
9、18这这些些功功能能基基团团几几乎乎都都是是极极性性基基团团,使使得得生生物物分分子子具具有有亲亲水水性性,有有利利于于这这些些化化合合物物稳稳定定于于有有大大量量水水分分子子存存在的细胞中。在的细胞中。生物大分子的基本性生物大分子的基本性质取决于与碳骨架相质取决于与碳骨架相连接的连接的功能基团功能基团。19生物大分子生物大分子的构成规律:的构成规律:多聚体多聚体生物单分子生物单分子(单体)(单体)脱水合成脱水合成水解水解水解水解203 3 糖类化合物糖类化合物21糖类糖类(carbohydratecarbohydrate)从化学本质上来说,从化学本质上来说,糖类是多羟醛、多羟酮及糖类是多羟醛
10、、多羟酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。其缩聚物和某些衍生物的总称。糖广泛存在于生物界,是地球上数量最多的一糖广泛存在于生物界,是地球上数量最多的一类有机化合物。类有机化合物。对于植物来说,占其干重的对于植物来说,占其干重的85859090、细菌占、细菌占10103030、动物小于、动物小于2 2。22糖类的分类:糖类的分类:l单糖单糖:不能再水解的糖。:不能再水解的糖。l寡糖(低聚糖)寡糖(低聚糖):由:由2626分子单分子单糖糖脱水缩合脱水缩合而成的糖。而成的糖。l多糖多糖:由:由6 6分子以上的单糖分子以上的单糖脱水脱水缩合缩合而成的多聚体。而成的多聚体。23葡萄糖葡萄糖 12345612
11、34562414麦芽糖麦芽糖O-糖苷键糖苷键25直链淀粉:直链淀粉:支链淀粉:支链淀粉:淀粉主要存淀粉主要存在于植物的在于植物的种子、块根、种子、块根、块茎和果实块茎和果实中。中。26糖原:糖原:与支链淀粉类似,只是分支程度更高,每隔与支链淀粉类似,只是分支程度更高,每隔4 4个葡萄糖残基便有一个分支。结构更紧密,个葡萄糖残基便有一个分支。结构更紧密,更适应其贮藏功能。存在于动物体内。更适应其贮藏功能。存在于动物体内。27纤维素:纤维素:在自然界中分布最广,在自然界中分布最广,含量最多。含量最多。不分支、不卷曲的长链不分支、不卷曲的长链彼此相互彼此相互平行平行由氢键联由氢键联系。系。存在于细胞
12、壁中,是木存在于细胞壁中,是木材的主要成分。材的主要成分。28l果胶:果胶:直线性高聚体,广泛分布于植直线性高聚体,广泛分布于植物界,是植物细胞壁的组分之一。物界,是植物细胞壁的组分之一。l半纤维素:半纤维素:存在于植物细胞壁,增加存在于植物细胞壁,增加细胞壁强度。细胞壁强度。l琼脂:琼脂:多糖混合物,来源于石花菜藻多糖混合物,来源于石花菜藻等红海藻中。等红海藻中。了解29糖类的生物学功能糖类的生物学功能结构成分结构成分主要能源物质主要能源物质中间代谢物质中间代谢物质信息分子信息分子解毒作用解毒作用润滑保护作用润滑保护作用304 4 脂类化合物脂类化合物31脂类脂类:l是脂肪、磷脂、类固醇等类
13、化合物的总称,是是脂肪、磷脂、类固醇等类化合物的总称,是由脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。由脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。l各种脂类分子的结构可以差异很大,但均不溶各种脂类分子的结构可以差异很大,但均不溶于水,而溶于非极性溶剂于水,而溶于非极性溶剂(由碳和氢以由碳和氢以非极性非极性共价键组成)共价键组成);l脂类主要包括:脂类主要包括:脂肪(三酰甘油酯脂肪(三酰甘油酯/中性酯)中性酯)、磷脂磷脂、类固醇类固醇、萜类萜类以及以及蜡蜡。32(1 1)脂肪脂肪(甘油三酯,三酰甘油):(甘油三酯,三酰甘油):由甘油和脂肪酸脱水合成由甘油和脂肪酸脱水合成33n n 脂肪(动物-fat)和油(植物-
14、oil):脂肪:甘油三酯中含较多饱和脂肪酸,且常温下呈固态的;油:甘油三酯中含较多不饱和脂肪酸,且常温下呈液态的。34(2 2)磷脂磷脂(磷酸甘油酯)35人工膜人工膜-脂质体脂质体l脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。直定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。直径径251000nm不等;不等;36类固醇也称甾类,以类固醇也称甾类,以环戊烷多氢菲环戊烷多氢菲为基础,为基础,不不含含脂肪酸脂肪酸,但具有脂类性质,也是细胞膜的重,但具有脂类性质,也是细胞膜的重要成分。要成分。(3 3)类固醇类固醇类固醇类固醇 37其中其中胆固醇胆固醇等
15、脂类主要存在于动物细胞内,既等脂类主要存在于动物细胞内,既是细胞膜的重要成分,也是血中脂蛋白复合体是细胞膜的重要成分,也是血中脂蛋白复合体的成分,与动脉硬化有关。的成分,与动脉硬化有关。38(4 4)其他几种重要脂类其他几种重要脂类l必须脂肪酸:必须脂肪酸:维持生命活动所必需的、体内不维持生命活动所必需的、体内不能合成或合成速度太慢不能满足机体需要,必能合成或合成速度太慢不能满足机体需要,必需从外界摄取的脂肪酸。需从外界摄取的脂肪酸。l亚油酸、亚麻酸、二十二碳六烯酸(亚油酸、亚麻酸、二十二碳六烯酸(DHA)l蜡:蜡:动物蜡、植物蜡动物蜡、植物蜡了解39主要主要能源能源物质物质是生物是生物膜的主
16、要成分膜的主要成分某些某些生物大分子的组成部分生物大分子的组成部分生物生物活性物质活性物质参与参与生物代谢生物代谢生物表面的生物表面的保护层保护层脂类的主要生物学功能脂类的主要生物学功能405 5 蛋白质蛋白质415.1 氨基酸氨基酸(amino acid,aa)l组成部分:氨基组成部分:氨基(-NH(-NH2 2)羧基羧基(-COOH)(-COOH)氢原子氢原子(-H)(-H)R R基团基团(-R)(-R)l种类:种类:2020种种42H2O5.2 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构l肽键肽键:由一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基由一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱水脱水缩合缩合而成一种
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