生命的化学基础new.pptx
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1、不同类型的细胞结构和功能不同,但化学不同类型的细胞结构和功能不同,但化学组成基本相似组成基本相似生命的物质基础生命的物质基础一、一、元素组成元素组成无机界的无机界的 C C、H H、O O、N N、P P、S S二、二、分子组成分子组成1 1、水和无机盐、水和无机盐2 2、糖类、糖类3 3、脂类、脂类4 4、蛋白质、蛋白质5 5、核酸、核酸 一、元素组成一、元素组成生命形式生命形式多样多样,但基本元素构成是,但基本元素构成是基本一致基本一致的的%OCHNPS 其他其他人人 65181081.00.252.75杆菌杆菌 69151181.21.005.00基本元素:基本元素:C,H,O,N,S,
2、P,K,Ca 等占人等占人体体99.35%。其它元素:其它元素:Na,Fe,Mg,Mn,Zn,Cu,Cl,I等数量少,但作用大。如很多金属元素是酶的辅助等数量少,但作用大。如很多金属元素是酶的辅助因子。因子。偶然存在的元素:偶然存在的元素:V V、MoMo、LiLi、F F、BrBr、SiSi、AsAs、SnSn、等、等Fe Fe 氧的运送和酶的活性有关,缺少时,引起缺铁性贫血。氧的运送和酶的活性有关,缺少时,引起缺铁性贫血。Cu Cu 发生冠心病的主要原因,与酶的活性有关。发生冠心病的主要原因,与酶的活性有关。Zn Zn 在青少年的发育生长,癌症等的发病和防治起有作用。在青少年的发育生长,癌
3、症等的发病和防治起有作用。Mo Mo (钼)与酶的活性、食道癌的发病率和防治有关。(钼)与酶的活性、食道癌的发病率和防治有关。I I 缺碘产生地方性甲状腺肿,幼儿发生呆小症,缺碘产生地方性甲状腺肿,幼儿发生呆小症,Mn Mn (锰)与酶的活性有关。(锰)与酶的活性有关。Co Co (钴)与酶的活性有关。青春期少女(钴)与酶的活性有关。青春期少女0.015mg/0.015mg/每日。每日。V V (钒)软体动物富有钒;鱼体含量较低。(钒)软体动物富有钒;鱼体含量较低。微量元素F F (氟)与牙齿健康有关,缺氟产生龋齿;过多则斑齿(氟)与牙齿健康有关,缺氟产生龋齿;过多则斑齿和氟中毒。和氟中毒。N
4、i Ni (镍)植物中(镍)植物中151555ppm,55ppm,人为人为0.1ppm0.1ppm;急性白血病;急性白血病.25g/ml.25g/mlSn Sn (锡)影响骨钙化速度;(锡)影响骨钙化速度;Si Si (硅)矽肺,(硅)矽肺,SiSi浸润细胞。浸润细胞。Se Se (硒)缺硒产生克山病,与肝功能,冠心病发病和防(硒)缺硒产生克山病,与肝功能,冠心病发病和防 治有关治有关.功能1、构成原生质2、组成多种多样的化合物3、影响生物体的生命活动二、分子组成 不同类型的细胞,分子组成大致相同,不同类型的细胞,分子组成大致相同,但是这些物质的相对含量相差很大。但是这些物质的相对含量相差很大
5、。无 机 物水(water)生命的源泉无机盐(mineral)离子 调节生命的环境细胞渗透压细胞渗透压PHPH酶的活化酶的活化水和无机盐 水水的特性符合生物生存的需要: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;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中化学反应的进行,正常的新陈代谢具有重要意义;正常的新陈代谢具有重要意义;水的比热为水的比热
6、为1cal/g,1cal/g,在温度改变时在温度改变时,热量的需求和释放较大,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使细胞的温度和代谢速率得以保持稳定,维持体温;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。固态水比液态水的密度低,有利于水生生物的生存。无机盐主要的阴离子有:主要的阴离子有:ClCl、PO4 PO4 3 3 -和和HCOHCO3 3 主要的阳离子有:主要的阳离子有:NaNa+、K K+、CaCa2+2+、MgMg2+2+、FeFe2+2+、FeFe3+3+、MnMn2+2+、CuCu2+2+、CoCo2+2+、MoMo2+2+离子种类在细胞中的作用F
7、e2+或Fe3+血红蛋白、细胞色素、过氧化物酶和铁蛋白的组成成分Na+维持膜电位K+参与蛋白质合成和某些酶促合成Mg2+叶绿素、磷酸酶Mn2+肽酶Cu2+酪氨酸酶、抗坏血酸氧化酶Co2+肽酶Mo2+硝酸还原酶、黄嘌呤氧化酶Ca2+钙调素、肌动球蛋白、ATP酶作用:作用:(1 1)对细胞的渗透压和)对细胞的渗透压和PHPH起着重要作用起着重要作用(2 2)酶的活化因子和调节因子,)酶的活化因子和调节因子,MgMg2+2+,CaCa2+2+(3 3)合成有机物的原料)合成有机物的原料PO4 PO4 3 3 -合成磷脂、核苷酸合成磷脂、核苷酸(4 4)动作电位、肌肉收缩等,)动作电位、肌肉收缩等,N
8、aNa+、K K+、CaCa2+2+内环境稳定:内环境稳定:PHPH值值生物生存生物生存38.538.5,各种生物、各种组织均有适宜的,各种生物、各种组织均有适宜的PHPH范围,细胞中的离子有一定的缓冲能力。范围,细胞中的离子有一定的缓冲能力。有 机 物 糖糖糖糖(Carbohydrate)(Carbohydrate)脂类脂类脂类脂类(Lipid)(Lipid)蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质(Protein)(Protein)核酸核酸核酸核酸(Nucleic acid)(Nucleic acid)等等等等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
9、;5.具有润滑保护作用。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己糖丙糖戊糖丁糖重要的单糖 甘油醛甘油醛 核糖核糖 脱氧核糖脱氧核糖 半缩醛羟基半缩醛羟基葡萄糖葡萄糖 果糖果糖 半乳糖半乳糖寡 糖(oligosaccharides)-麦芽糖麦芽糖、蔗糖、乳糖麦芽糖、蔗糖、乳糖蔗 糖-D-葡萄糖残基-D-果糖残基 乳糖-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)
10、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、胆固醇生物膜的组成,磷脂、胆固醇储存能量储存能量生物表面的保护层生物表面的保护层很好的绝缘体,保温很好的绝缘体,保温生物学活性生物学活性 (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。+(2)蜡(wax)由长链脂肪酸和长链一元醇脱水而成,皮肤表面,毛
11、、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-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如植物细胞中的胡萝卜素维生素维生素E 维生素维生素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变化多端变化多端变化多端生物分子信息 细胞细胞分子分子存贮、复制和传递存贮、复制和传递遗传信息的系统遗传信息的系统生物信息
12、的载体生物信息的载体DNA通过自我复制,在生物体的繁衍过通过自我复制,在生物体的繁衍过程中传递遗传信息程中传递遗传信息 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个体中得以表达,并使后代表现出与亲代相似的生物性状。相似的生物性状。基因控制着蛋白质的合成基因控制着蛋白质的合成 DNARNA蛋白蛋白质质转录转录翻译翻译蛋白质的功能酶的催化作用 运载和贮存 协调动作 机械支持 免疫保护 产生和传递神经冲动 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
13、的 氨基酸就不同氨基酸名称氨基酸名称氨基酸名称氨基酸名称英文缩写英文缩写英文缩写英文缩写简简简简 写写写写氨基酸名称氨基酸名称氨基酸名称氨基酸名称英文缩写英文缩写英文缩写英文缩写简简简简 写写写写甘氨酸甘氨酸GlyGlyGG丝氨酸丝氨酸SerSerS S丙氨酸丙氨酸AlaAlaA A苏氨酸苏氨酸ThrThrT T缬氨酸缬氨酸ValValV V天冬酰胺天冬酰胺AsnAsnN N异亮氨酸异亮氨酸IleIleI I谷酰胺谷酰胺GlnGlnQQ亮氨酸亮氨酸LeuLeuL L酪氨酸酪氨酸TyrTyrY Y苯丙氨酸苯丙氨酸PhePheF F组氨酸组氨酸HisHisH H脯氨酸脯氨酸ProProP P天冬氨
14、酸天冬氨酸AspAspD D甲硫氨酸甲硫氨酸MetMetMM谷氨酸谷氨酸GluGluE E色氨酸色氨酸TrpTrpWW赖氨酸赖氨酸LysLysK K半胱氨酸半胱氨酸CysCysC C精氨酸精氨酸ArgArgR 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: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
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