生物体的主要生物分子
不同的生物体，其分子组成也大体相同
生物体都是由蛋白质、 核酸、脂类、糖、无机 盐和水组成。
哪一种分子含量最高？
蛋白质、核酸、脂类和 多糖是组成生物体最重 要的生物大分子，水是 生物体内所占比例最大 的化学成分
有机化合物的碳骨架和功能基团
在生命元素中，碳原子 具有特别重要的作用， 碳原子相互连接成链或 成环，形成各种生物大 分子的基本结构。
葡萄糖C6H12O6,蔗糖C12H22O11 脱氧核糖C5H10O4，乙酸C2H4O2
➢ 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
➢ 糖类包括小分子的单糖、寡糖和由单糖构成的大分 子的多糖
单糖
• 重要的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、
脱氧核糖等
➢ 核苷酸的有机碱分为两类；一类是嘌呤，是双环分 子；一类是嘧啶，是单环分子。
➢ 嘌呤包括腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G)2种 ➢ 嘧啶有胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)3种。
DNA的碱基是 A、T、G、C， RNA的碱基是 A、U、G、C。
脱氧核糖核酸或核糖核酸
T
T
多个核糖核苷酸
以磷酸顺序相连
DNA双螺旋结构的发现
1951年 Watson 23岁 丹麦的哥本哈根 Wilkins教授 英国剑桥大学Cavendish实验室 Crick， 31岁 伦敦大学King’s实验室 女科学家Franklin Wilkins教授 Randall教授 DNA应该是双螺旋 A与T、 C与G巧妙连接 符合X衍射数据 DNA的复制 1953年2月28日，Waterson 和Crick用金属线又制出了新的 DNA模型，他们为自然科学树立了一座闪闪发光的里程碑。
4.3 脂类(lipids)化合物
脂类的组成和功能
➢ 脂类是脂肪、磷脂、类固醇等类化合物的总称 ➢ 脂类分子也含C、H、O 3种元素，但H:O远大于2，
有些脂含P和N，各种脂类分子的结构可以差异很大 ➢ 脂类不溶于水，可溶于非极性溶剂。 ➢ 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
➢ 蛋白质变性（构象发生变化）使得其特定的 功能便立即丧失。
蛋白质的空间结构
一级结构 二级结构 三级结构
四级结构
4.5 核酸
➢ 核酸贮存遗传信息，控制蛋白质的合成
➢ 核酸包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),都 是由许多顺序排列的核苷酸组成的大分子。
➢ 贮存遗传信息的特殊DNA片段称为基因，它编码 蛋白质的氨基酸序列，从而决定蛋白质的功能。 通过蛋白质的作用，DNA实际上控制着细胞和生 物体的生命过程
➢ DNA控制蛋白质的合成是通过RNA来实现的，即 遗传信息由DNA转录到RNA，后者决定蛋白质的 氨基酸序列
核苷酸
➢ 每一个核苷酸含有一个戊 糖（核糖或脱氧核糖）分 子、一个磷酸分子和一个 含氮的有机碱（碱基）。
➢ 脱氧核糖或核糖上第一位 碳原子与嘌呤或嘧啶结合， 就成为脱氧核苷或核苷， 第三位或第五位碳原子再 与磷酸结合，就成为脱氧 核糖核苷酸或核糖核苷酸。
成长链的多核苷
酸分子，即成为
核酸的基本结构
T
DNA双螺旋结构
DNA分子是由两条脱氧 核糖核酸长链互以碱 基配对相连而成的螺 旋状双链分子； DNA 主要存在于细胞核内 的染色质中，线粒体 和叶绿体中也有，是 遗传信息的携带者。
RNA分子是单链的，RNA在细胞核内产生，然后进 入细胞质，在蛋白质的合成中起重要作用。
类固醇
类固醇如胆固醇等脂类也是细胞膜的重要成分
4.4 蛋白质
蛋白质的主要种类和功能
• 结构蛋白 • 伸缩蛋白 • 贮存蛋白 • 保护蛋白 • 运输蛋白 • 激素蛋白 • 信号蛋白 • 酶和辅酶
蛋白质是由20种氨基酸组成的生物大分子
氨基酸结构的共同特点 在于，在与羧基相连的 碳原子（-碳原子）上 都有一个氨基，另一个 R基。
不同氨基 酸其R基各不 相同，R基的 结构决定了20 种氨基酸的特 殊性质
NH
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。
蛋白质结构与功能的关系
➢ 蛋白质的特定构象即蛋白质的三维空间结构 和形态对于蛋白质的功能起决定性的作用。
脱水缩合反应与水解反应
由生物单体分子合成生 物大分子多聚体往往涉 及与功能基团相关的脱 水反应，又称为脱水缩 合反应。
使生物大分子多聚体分 解为单体的分解反应往 往需要有水分子参与， 因此又称为水解反应。
水解反应是脱水缩合反 应的逆反应
4.2 糖类化合物
➢ 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
碳骨架 结构排列和长短决定了有机化合物的基本性质
生物大分子的基本性质还 取决于与碳骨架相连接的 功能基团
生物体中的有机化合物 主要含有羟基、羰基、 羧基和氨基等功能基团 ， 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。
4 生命的基本化学组成
4.1 原子和分子——生命的化学基础 4.2 糖类化合物 4.3 脂类化合物 4.4 蛋白质 4.5 核酸
4.1 原子和分子——生命的化学基础
生物体的主要元素
生物具有多样性，但生物体的 化学组成基本相似
组成生物体的主要元素 包括C、H、O、N、P、S、Ca等， 以上7种元素约占生物体的 99.35%，其中C、H、O、N 4种 元素占96%。
• 分子式相同而结构式不同的两种有机化合物称为
同分异构体
• 五碳糖和六碳糖等在水溶液中大多成环式结构
பைடு நூலகம்
二糖
• 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
多糖
• 重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等
中性脂肪(动物-fat)和油(植物-oil)
由甘油醇和脂肪 酸结合成的酯。
磷脂
• 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
• 卵磷脂是生物膜脂质双层的主要成分，磷酸胆碱一
端为极性的头，两个脂肪酸一端为非极性的尾，其 中一个脂肪酸通常含不饱和双键，因此总有点弯折