第九章化学与生命健康

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1、第九章化学与生命健康教学目的：掌握生命体中的重要有机化合物；掌握生物膜的功能；了解DNA与遗传信息、药物设计与人类健康教学重点：生命体中的重要有机化合物；DNA与遗传信息。教学难点：DNA与遗传信息。第一节生命体中的重要有机化合物一、糖类其化学式通常以Cn(H2O)n表示，其中C，H，O的原子比恰好可以看作由碳和水复合而成，所以有碳水化合物之称，糖类物质是多羟基醛类或酮以及以它们为构筑单元所形成的聚合物。作为构筑单元的糖称为单糖，它的聚合物称为多糖。常见的葡萄糖和果糖都是单糖类，它们的链状结构是 由上述结构式可见，葡萄糖含

2、有一个醛基()，六个碳原子，称己醛糖；而果糖则含有一个酮基()，六个碳原子，称己酮糖。此外，植物体内的淀粉、纤维素，动物体内的糖原、甲壳素等则属于多糖类。糖类物质的主要生物学功能是通过生物氧化而提供能量，以满足生命活动的能量需要。单糖不仅多羟基醛酮有链状结构，还可以通过羰基与分子内的羟基结合成环状结构：2.多糖多糖能水解为很多个单糖分子。多糖在性质上与单糖、低聚糖有很大的区别，它没有甜味，一般不溶于水。与生物体关系最密切的多糖是淀粉、糖原和纤维素。（1）淀粉是葡萄糖的高聚体，水解到二糖阶段为麦芽糖，完全水解后得到葡萄糖。淀

3、粉有直链淀粉和支链淀粉两类。直链淀粉含几百个葡萄糖单元，支链淀粉含几千个葡萄糖单元。在天然淀粉中直链的约占22％～26％，它是可溶性的，其余的则为支链淀粉。当用碘溶液进行检测时，直链淀粉液呈显蓝色，而支链淀粉与碘接触时则变为红棕色。图9-1和图9-2分别为直链淀粉和支链淀粉结构示意图。支链淀粉是多分子的特征。淀粉是植物体中贮存的养分，存在于种子和块茎中，各类植物中的淀粉含量都较高，大米中含淀粉62％～86％，麦子中含淀粉57％～75％，玉蜀黍中含淀粉65％～72％，马铃薯中则含淀粉12％～14％。（2）糖原又称动物淀粉，是

4、动物的糖贮存库，也可看做体内能源库。糖原的结构与支链淀粉有基本相同的结构(葡萄糖单位的分支链)，只是糖原的分支更多。糖原呈无定形无色粉末，较易溶于热水，形成胶体溶液。糖在动物的肝脏和肌肉中含量最大，当动物血液中葡萄糖含量较高时，就会结合成糖原储存于肝脏中，当葡萄糖含量降低时，糖原就可分解成葡萄糖而供给机体能量。（3）纤维素是自然界中最丰富的多糖。它是没有分支的链状分子，与直链淀粉一样，是由D-葡萄糖单位组成。纤维素结构与直链淀粉结构间的差别在于D-葡萄糖单位之间的连接方式不同。由于分子间氢键的作用，使这些分子链平行排列、紧

5、密结合，形成了纤维束，每一束有100～200条纤维系分子链。这些纤维束拧在一起形成绳状结构，绳状结构再排列起来就形成了纤维素。3.多糖水解多糖水解不是一步成为单糖的。如淀粉水解成糊精，再水解成为麦芽糖，最终成为葡萄糖。这些由少数(2～6个)单糖分子构成的糖称为寡糖(又称低聚糖)，其中以双糖存在最为广泛，人们食用的蔗糖(来自甘蔗和甜菜)就是由葡萄糖和果糖形成的双糖，甜度较差的麦芽糖(来自淀粉)可用做营养基和培养基，来自乳汁的乳糖甜度适中，用于食品工业和医药工业，它们也都是双糖。4.光合作用光合作用是一个很复杂的过程，其总反应

6、为CO2和H2O在叶绿素的作用下吸收太阳能转化为多糖类，把能量转化为化学能贮存起来。在光合作用中，CO2被还原为糖，H2O中的氧被氧化成O2：6CO2+24H++24e-→C6H12O6+6H2O12H2O→6O2+24H++24e-二、 蛋白质、氨基酸、肽键1.蛋白质蛋白质是细胞结构里最复杂多变的一类大分子，它存在于一切活细胞中。所有的蛋白质都含C，N，O，H元素，大多数蛋白质还含S或P，也有些含其他元素如Fe，Cu，Zn等。多数蛋白质的分子量范围在1.2万至100万间。蛋白质是氨基酸聚合物，水解时产生的单体叫氨基酸。2

7、.氨基酸构成蛋白质的氨基酸是α-氨基酸，简称氨基酸。它们是α-碳[羧基(—COOH)旁边的碳]上有一个氨基(—NH2)的有机酸。事实上，同时有氨基和羧基的化合物，都叫氨基酸。α—氨基酸的结构通式如下：氨基酸中的R基侧链是各种氨基酸的特征基团。最简单的氨基酸是甘氨酸，其中的R是一个H原子。人体内的主要蛋白质大约由20种氨基酸组成。蛋白质中的氨基酸是L-构型。(氨基酸有L-构型和D-构型，它们彼此类似但构型不同，将它们重叠时，它们并非等同，而是互为镜象，不能重叠，这两种构型分别为L-型和D-型。单糖也有D-，L-两种异构体，与

8、人类关系密切的是D-葡萄糖和D-果糖。)人体需要L-氨基酸而不能利用D-氨基酸。L-和D-构型的α-氨基酸如下所示3.肽键蛋白质分子中氨基酸连接的基本方式是一分子氨基酸的羧基与另一分子氨基酸的氨基，通过脱水(缩合反应)，形成一个酚胺键，新生成的化合物称为肽。肽分子中的酰胺键亦称肽键。最简单的肽由两个氨基