生命的化学基础.pptx
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1、2.1 构成生命的元素构成生命的元素vv在生物体中大约有在生物体中大约有25种元素种元素是构成生命不可缺少的元素。是构成生命不可缺少的元素。vv分为分为常量元素常量元素和和微量元素微量元素。人需要哪些元素?人需要哪些元素?目前已知的化学元素有目前已知的化学元素有目前已知的化学元素有目前已知的化学元素有9898种,其中天然元素有种,其中天然元素有种,其中天然元素有种,其中天然元素有9292种。种。种。种。9292种天然元素中已有种天然元素中已有种天然元素中已有种天然元素中已有8181种在人体中被发现(除种在人体中被发现(除种在人体中被发现(除种在人体中被发现(除HeHe氦,氦,氦,氦,NeNe氖
2、氖氖氖 ,ArAr氩,氩,氩,氩,KrKr氪,氪,氪,氪,XeXe氙,氙,氙,氙,FrFr钫,钫,钫,钫,AtAt砹,砹,砹,砹,AcAc锕,锕,锕,锕,PaPa镤,镤,镤,镤,TcTc锝锝锝锝 )。这这这这8181种元素按其在人体所占质量的比例是否大种元素按其在人体所占质量的比例是否大种元素按其在人体所占质量的比例是否大种元素按其在人体所占质量的比例是否大于于于于0.01%0.01%可划分常量元素和微量元素。可划分常量元素和微量元素。可划分常量元素和微量元素。可划分常量元素和微量元素。常量元素常量元素vv11种:种:O,C,H,N,Ca,P,S,K,Na,Cl,Mg。微量元素微量元素vv14
3、种:镍、铬、铜、钴、氟、碘、种:镍、铬、铜、钴、氟、碘、铁铁、锰、钼、硒、硅、锌、钒、锡。锰、钼、硒、硅、锌、钒、锡。vvNi,Cr,Cu,Co,F,I,Fe,Mn,Mo,Se,Si,Sn,V,Znvv生物体中生物体中碳、氢、氧、氮碳、氢、氧、氮4种元种元素占素占96%以上,它们是构成糖、以上,它们是构成糖、脂肪、蛋白质和核酸脂肪、蛋白质和核酸4种生物大种生物大分子的主要成分。分子的主要成分。生命的元素组成生命的元素组成n n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(Bi铋,Sb锑,Be铍,Cd镉,Hg汞,Pb铅等)。有害、有毒元素有害、有毒元素碘缺乏症碘缺乏症甲状腺肿
4、甲状腺肿甲状腺肿甲状腺肿呆小症呆小症呆小症呆小症韶关镉污染韶关镉污染应该注意,应该注意,必需和非必需的界限是相对的必需和非必需的界限是相对的。首先,随着诊断方法和检测手段的进步和完首先,随着诊断方法和检测手段的进步和完善,善,今天认为是非必需的元素可能明天会被今天认为是非必需的元素可能明天会被发现是必需的发现是必需的。其次,有一个摄入量问题,。其次,有一个摄入量问题,即使是必需元素在人体内也有一个即使是必需元素在人体内也有一个合适的浓合适的浓度范围度范围,超过或不足都不利于人体健康。,超过或不足都不利于人体健康。生命的元素组成生命的元素组成生命中的同位素生命中的同位素n n每一种元素都含有质子
5、数相同,而中子数不每一种元素都含有质子数相同,而中子数不每一种元素都含有质子数相同,而中子数不每一种元素都含有质子数相同,而中子数不同的一组原子,称为同的一组原子,称为同的一组原子,称为同的一组原子,称为同位素同位素同位素同位素。n n如如如如12C C、1313C C和和和和1414C C,1414C C的半衰期为的半衰期为的半衰期为的半衰期为55705570年,年,年,年,生物死亡年代可以通过测定其遗骸中的生物死亡年代可以通过测定其遗骸中的生物死亡年代可以通过测定其遗骸中的生物死亡年代可以通过测定其遗骸中的1414C C 和和和和12C C衰变比率得以确认。衰变比率得以确认。衰变比率得以确
6、认。衰变比率得以确认。水是细胞中不可缺少的物质水是细胞中不可缺少的物质n n水是极性分子水是极性分子水是极性分子水是极性分子n n水分子之间会形成氢键水分子之间会形成氢键水分子之间会形成氢键水分子之间会形成氢键n n液态水中的水分子具有内聚力液态水中的水分子具有内聚力液态水中的水分子具有内聚力液态水中的水分子具有内聚力n n水分子之间的氢键使水能缓和温度的变化水分子之间的氢键使水能缓和温度的变化水分子之间的氢键使水能缓和温度的变化水分子之间的氢键使水能缓和温度的变化n n冰比水轻冰比水轻冰比水轻冰比水轻n n水是极好的溶剂水是极好的溶剂水是极好的溶剂水是极好的溶剂n n水能够电离水能够电离水能
7、够电离水能够电离2.2 糖糖 类类n n糖分子含糖分子含C、H、O三种元素,其结构通三种元素,其结构通式为式为Cn(H2O)n,因此过去误认为它是,因此过去误认为它是碳的水合物,称碳的水合物,称碳水化合物碳水化合物。脱氧核糖。脱氧核糖是单糖,就不符合此通式。是单糖,就不符合此通式。糖类的主要功能糖类的主要功能n n供能物质,如葡萄糖供能物质,如葡萄糖n n生物大分子结构成分,如纤维素生物大分子结构成分,如纤维素n n生物合成原料,如光合作用合成的糖进生物合成原料,如光合作用合成的糖进一步用于合成蛋白质、核酸等一步用于合成蛋白质、核酸等n n识别作用,如血型物质识别作用,如血型物质2.2.1 单
8、糖单糖vv单糖常见的类型:单糖常见的类型:vv丙糖丙糖:甘油醛、二羟丙酮(磷酸酯):甘油醛、二羟丙酮(磷酸酯)vv戊糖戊糖:核糖、脱氧核糖:核糖、脱氧核糖vv己糖己糖:葡萄糖、果糖(果实和蜂蜜):葡萄糖、果糖(果实和蜂蜜)2.2.2 双糖双糖v由两个单糖通过脱水作用合成,形成由两个单糖通过脱水作用合成,形成糖糖苷键苷键。v麦芽糖、蔗糖、纤维二糖、乳糖麦芽糖、蔗糖、纤维二糖、乳糖乳糖:乳糖:由由半乳糖半乳糖通过通过-1,4-糖苷键糖苷键连连接接葡萄糖葡萄糖而形成的双糖。而形成的双糖。2.2.3 多糖多糖vv由数百个至数千个单糖由数百个至数千个单糖(如葡萄糖如葡萄糖)通过脱水作用而形成的多聚体。通
9、过脱水作用而形成的多聚体。vv淀粉淀粉vv糖原糖原vv纤维素纤维素淀粉淀粉vv存在于谷粒、块茎等部位。存在于谷粒、块茎等部位。vv由由直链淀粉和支链淀粉直链淀粉和支链淀粉组成。组成。vv淀粉淀粉遇碘变为蓝色遇碘变为蓝色。vv淀粉水解,先成为淀粉水解,先成为糊精糊精(遇碘变为红色)(遇碘变为红色),再成,再成麦芽糖麦芽糖,最后成,最后成葡萄糖葡萄糖。植物淀粉粒图糖原糖原 vv糖原是动物细胞中贮存的多糖,又糖原是动物细胞中贮存的多糖,又称称动物淀粉动物淀粉。遇碘变为红褐色遇碘变为红褐色。(动物体内动物体内肝脏、肌肉肝脏、肌肉中中)纤纤 维维 素素vv高等植物细胞壁高等植物细胞壁高等植物细胞壁高等植
10、物细胞壁的主要成分。木材中的主要成分。木材中的主要成分。木材中的主要成分。木材中50%50%是纤是纤是纤是纤维素,而棉花纤维中维素,而棉花纤维中维素,而棉花纤维中维素,而棉花纤维中90%90%都是纤维素。都是纤维素。都是纤维素。都是纤维素。vv纤维素水解时产生纤维素水解时产生纤维素水解时产生纤维素水解时产生纤维二糖纤维二糖纤维二糖纤维二糖,再进一步水解而成,再进一步水解而成,再进一步水解而成,再进一步水解而成葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖。vv纤维素水解需要纤维素水解需要纤维素水解需要纤维素水解需要纤维素酶纤维素酶纤维素酶纤维素酶。人没有此酶不能消化。人没有此酶不能消化。人没有此酶不能消化。人没有此
11、酶不能消化纤维素。但纤维素。但纤维素。但纤维素。但食物中纤维素成分能刺激肠道蠕动,食物中纤维素成分能刺激肠道蠕动,食物中纤维素成分能刺激肠道蠕动,食物中纤维素成分能刺激肠道蠕动,减少癌症的发生减少癌症的发生减少癌症的发生减少癌症的发生。几种多糖淀粉淀粉肌糖原肌糖原纤维素纤维素2.3 2.3 脂质脂质vv脂质是生命体的脂质是生命体的脂质是生命体的脂质是生命体的重要构件重要构件重要构件重要构件和和和和储能物质。储能物质。储能物质。储能物质。vv脂质中最常见是脂质中最常见是脂质中最常见是脂质中最常见是脂肪脂肪脂肪脂肪(fat)fat),由由由由甘油和脂肪酸脱水结合甘油和脂肪酸脱水结合甘油和脂肪酸脱水
12、结合甘油和脂肪酸脱水结合而成而成而成而成 vv脂肪分子中甘油的脂肪分子中甘油的脂肪分子中甘油的脂肪分子中甘油的3 3个羟基通常为个羟基通常为个羟基通常为个羟基通常为3 3个脂肪酸所酯化,个脂肪酸所酯化,个脂肪酸所酯化,个脂肪酸所酯化,所以叫脂肪为甘油三脂或三酰甘油。所以叫脂肪为甘油三脂或三酰甘油。所以叫脂肪为甘油三脂或三酰甘油。所以叫脂肪为甘油三脂或三酰甘油。vv室温下:室温下:室温下:室温下:液态的称为油液态的称为油液态的称为油液态的称为油(oil)(oil)固态的称为脂固态的称为脂固态的称为脂固态的称为脂(fat)fat)vv1g1g脂肪中所贮存的能量约为脂肪中所贮存的能量约为脂肪中所贮存
13、的能量约为脂肪中所贮存的能量约为1g1g淀粉的两倍。淀粉的两倍。淀粉的两倍。淀粉的两倍。脂肪脂肪脂肪n n脂肪只是脂质中的一类,另外还脂肪只是脂质中的一类,另外还有有3类重要的脂质,它们是类重要的脂质,它们是磷脂、磷脂、类固醇和蜡类固醇和蜡。磷脂vv细胞膜的主要结构成分细胞膜的主要结构成分vv有极性的头部和两条疏水的尾部有极性的头部和两条疏水的尾部非极性尾部非极性尾部极性头部极性头部蜡蜡vv是由是由脂肪酸脂肪酸和和醇醇化合而成的脂。化合而成的脂。vv存在于皮肤表面,毛、植物叶及果实存在于皮肤表面,毛、植物叶及果实表面,昆虫体表,使细胞与外界严密表面,昆虫体表,使细胞与外界严密隔离,防止细胞失水
14、。隔离,防止细胞失水。类固醇类固醇结构图类固醇结构图vv-胡萝卜素胡萝卜素(2个个VA)、VE。萜类萜类2.4 蛋白质蛋白质vv生物的生物的结构和性状结构和性状都与蛋白质有关。都与蛋白质有关。vv在细胞和生物体内各种生物化学反应中在细胞和生物体内各种生物化学反应中起催化作用的起催化作用的酶酶主要也是蛋白质。主要也是蛋白质。2.4.1 蛋白质为生命活动所必需蛋白质为生命活动所必需n n结构蛋白结构蛋白结构蛋白结构蛋白n n收缩蛋白收缩蛋白收缩蛋白收缩蛋白n n贮藏蛋白贮藏蛋白贮藏蛋白贮藏蛋白n n防御蛋白防御蛋白防御蛋白防御蛋白n n转运蛋白转运蛋白转运蛋白转运蛋白n n信号蛋白信号蛋白信号蛋白
15、信号蛋白n n酶酶酶酶vv胰岛素胰岛素胰岛素胰岛素是蛋白质。是蛋白质。是蛋白质。是蛋白质。vv植物蛋白植物蛋白植物蛋白植物蛋白:豆、花生、小麦等。:豆、花生、小麦等。:豆、花生、小麦等。:豆、花生、小麦等。vv动物蛋白动物蛋白动物蛋白动物蛋白:奶酪。:奶酪。:奶酪。:奶酪。vv蛇毒、蜂毒蛇毒、蜂毒蛇毒、蜂毒蛇毒、蜂毒是蛋白质。是蛋白质。是蛋白质。是蛋白质。蛋白质蛋白质小麦颖果的横切面小麦颖果的横切面小麦颖果的横切面小麦颖果的横切面(示糊粉层示糊粉层示糊粉层示糊粉层)1.1.果皮;果皮;果皮;果皮;2.2.种皮;种皮;种皮;种皮;3.3.糊粉层;糊粉层;糊粉层;糊粉层;4.4.贮藏淀粉的薄壁组织
16、贮藏淀粉的薄壁组织贮藏淀粉的薄壁组织贮藏淀粉的薄壁组织2.4.2 氨基酸是蛋白质基本结构单位氨基酸是蛋白质基本结构单位vv天然存在于蛋白质中的氨基酸天然存在于蛋白质中的氨基酸(amino acid)共有)共有20种种。vv疏水疏水AA有有9种,亲水种,亲水AA有有11种种(见(见P23)氨基酸的通式n n组成蛋白质的常组成蛋白质的常见氨基酸有二十见氨基酸有二十种,种,通式通式如下:如下:n nR不同,组成的不同,组成的氨基酸就不同。氨基酸就不同。n n属两性电解质属两性电解质必需氨基酸n n2020种氨基酸中有种氨基酸中有种氨基酸中有种氨基酸中有8 8种种种种不能由人体合成,必须不能由人体合成
17、,必须不能由人体合成,必须不能由人体合成,必须从外界摄取,称为从外界摄取,称为从外界摄取,称为从外界摄取,称为必需氨基酸必需氨基酸必需氨基酸必需氨基酸。n n8 8种必需氨基酸为种必需氨基酸为种必需氨基酸为种必需氨基酸为:亮氨酸、异亮氨酸、赖氨亮氨酸、异亮氨酸、赖氨亮氨酸、异亮氨酸、赖氨亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸(甲硫氨酸)、苯丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸(甲硫氨酸)、苯丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸(甲硫氨酸)、苯丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸(甲硫氨酸)、苯丙氨酸、缬氨酸、苏氨酸、色氨酸。酸、苏氨酸、色氨酸。酸、苏氨酸、色氨酸。酸、苏氨酸、色氨酸。蛋白质是氨基酸的聚合体蛋白质是氨基酸的聚合体vv一个氨基酸
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