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、脂类 五、蛋白质 六、核酸
《普通生物学》第二版讲义——第 2章生命的化学基础
一、原子与分子
生物体的主要元素 生命必需的约25种元素 生物体的主要元素(大量元素) C、 H 、O、 N、 P、S、K、
Ca等，占99.35%， 其中C、H、O、N 4种元素占
双糖
• 重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等
麦芽糖由两分子葡萄糖单体脱水缩合形成 蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合形成 乳糖由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合而成
芽糖
两分子葡萄糖单体形成麦
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多糖 重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素等
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亲水性氨基酸的结构
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氨基酸通过肽键连接成肽链
一个氨基酸的-氨基与另一个氨基酸的-羧基脱水缩合形 成肽键并生成二肽化合物。不同数目的氨基酸以肽键顺序 相连形成多肽，多肽形成蛋白质分子的亚单位。 寡肽：含有10个左右氨基酸残基（如二肽、五肽、八肽） 多肽：含有10－20 个氨基酸残基 蛋白质：含几十个氨基酸残基 注意：肽链有方向性， 氨基端（ N 端）， 羧基端（ C 端）
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五、蛋白质
• 蛋白质是由氨基酸组成的 • 氨基酸是同时具有α－氨基和α－羧基的小分子
参与蛋白合成的共有20种天然氨基酸。其中，有10 种是体内无法合成而必须由食物供给的，称必需氨 基酸。包括赖氨酸、色氨酸、蛋氨酸(或称甲硫氨 酸）、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸（又 称羟丁氨酸）、缬氨酸、精氨酸、组氨酸（仅小儿 时期必需）“笨蛋来宿舍 晾一晾鞋”。 • 必需氨基酸供应不足时，人体不能合成新生和修补 机体组织所需的蛋白质，只能降解人体蛋白以供临 时需要，从而导致体重减轻和蛋白质营养不良。
糖：多羟基醛或多羟基酮称为糖 糖类:单糖、双糖和多糖 糖的功能：糖是生物代谢反应的重要中间
代谢物，还可构成核酸和糖蛋白等重要 生物成分、糖又是生命活动的主要能源
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单糖
重要的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱 氧核糖等
葡萄糖的结构
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能电离。
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二、组成细胞的大分子
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 基本性质。
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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。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。
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脂类种类很多，分子结构相差较大： A、油脂＝甘油三酯＝脂肪是由甘油醇和脂肪 酸结合成的酯。 B、磷脂和鞘脂 C、固 醇 D. 蜡
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• 磷脂分子结构图 ：又称磷酸甘油脂，与脂肪
不同之处在于甘油的一个羟基不是与脂肪酸结 合成酯，而是与磷酸及其衍生物(如磷酸胆碱) 结合，形成卵磷脂
不饱和 双键
《普通生物学》第二版讲义——脂第膜结构图
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五、蛋白质
蛋白质为生命活动所必需 蛋白质根据功能分类： 结构蛋白：毛、发、肌腱、韧带、蚕和蜘蛛的丝 收缩蛋白：肌肉的收缩需要收缩蛋白与肌腱共同作用 储藏蛋白：卵清蛋白、植物种子的贮藏蛋白 防御蛋白：抗体 转运蛋白：血红蛋白 信号蛋白：激素（胰岛素）等负责细胞间的信号传导 酶： 生物体内最重要的蛋白质
96%。 微量元素：含量少于
0.01% 同位素：质子数与电子数相同，
中子数不同的原子。
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化合物由元素组成
• 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
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水是细胞中不可缺少的物质
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细胞利用少数种类小分子合成 多种大分子
小分子 单糖 氨基酸 核苷酸
大分子 多糖 蛋白质 核酸 脂类
复合大分子 糖蛋白 糖脂 脂蛋白
（《普由通生小物学分》第子二版到讲义大——分第 子）
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三、糖类
糖分子含C、H、O 3种元素，通常3者的比 例为1:2:1，一般化学通式为(CH2O)n
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蛋白质的结构决定其功能 ： 一级结构：多肽中氨基酸的排列顺序 二级结构：一级结构中部分肽链的卷曲（α螺旋）
或折叠（折叠片），邻近几个氨基酸形成的一 定的结构形状。 三级结构：一条多肽链总的三维形状，即整条肽 链盘绕折叠形成一定的空间结构形状。如纤维 蛋白和球状蛋白。
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
水的特性：水是极性分子、水分子间形成氢键、液
体水的水分子具内聚力、水分子之间的氢键使水能
缓和温度的变化、冰比水轻、水是极好的溶剂、水
《普通生物学》第二版讲义——第
四级结构：组成蛋白质的多个肽链（亚基）的空 间构象，即各条肽链之间的位置和结构。所以， 四级结构只存在于由两条肽链以上组成的蛋白 质。
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六、核酸
核苷酸分子由三个部分组成： 碱基：嘧啶、嘌呤 五碳糖：核糖或脱氧核糖 磷酸
四、脂类
• 脂类的组成和功能（补充） • 脂类是指生物体内不溶于水而溶于有机溶
剂的各种小分子。 组成与性质：C、H、O H:O 远大于2
非极性分子、疏水，即脂不溶于水，而溶 于非极性溶剂。 脂类是生物膜的主要成分；脂肪氧化时产 生的能量大约是糖氧化时的二倍；生物表 面的保护层；保持体温；生物活性物质 （性激素）。