生命的化学组成1

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1、第4讲生命的化学组成4.1生命的化学元素4.2生物小分子4.3生物大分子4.1生命的化学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、K、Na、Ca、等，以上元素约占生物体的99.35%，其中C、H、O、N4种元素占96%。生物体的主要元素微量元素：铁、铜、锌、锰、钼、钴、镍、镉、锡、硅、碘等。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生命的基本化学反应在生命元素中，碳原子具有特别重

2、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。生命化合物的骨架与基本功能基团碳碳之间可以不同的键型相结合，形成不同长度的链状、分支链状或环状结构。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。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水占生物体的60％以上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，pH4.2生物小分子1

3、、水，水对生物体非常重要2、氨基酸氨基酸是指一类含有羧基并在与羧基相连的碳原子下连有氨基的有机化合物。已发现的有180多种，参与蛋白合成的共有20种天然氨基酸氨基酸的功能：（1）作为组建蛋白质的元件（2）有的氨基酸或其衍生物具有生物活性（代谢调节、信号传递等）必需氨基酸是指人体内不能合成，必须从食物中获取的氨基酸，其他为非必需氨基酸。人体8种必需氨基酸：异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸。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根据侧链结构和性质，可把20种氨基酸分成不同的组：中性氨基酸：亮氨酸、异亮氨酸、甘氨酸、丙氨酸、颉

4、氨酸酰胺氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸碱性氨基酸：赖氨酸、精氨酸含硫氨基酸：半胱氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）含羟基氨基酸：苏氨酸、丝氨酸芳香族氨基酸：苯丙氨酸、酪氨酸杂环氨基酸：组氨酸、色氨酸、脯氨酸3、单糖多羟基醛或多羟基酮称为单糖。以葡萄糖为例，葡萄糖是六碳糖单糖的生物功能：A、作为多糖的组成元件B、作为燃料C、组成寡糖参与细胞信号传递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，如葡萄糖和果糖，葡萄糖是六碳多羟基醛糖，而果糖是六碳多羟基酮糖重要的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖等构型是指一个分子由于其中各原子特有的固定的空间排列，而使该分

5、子具有的特定的立体化学形式，单糖具有L、D构型五碳糖和六碳糖等在水溶液中大多成环式结构二糖寡糖由少数分子的单糖（2-10个）缩合形成的糖。二糖最常见，是两分子的单糖通过脱水缩合作用形成糖苷键连接而成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4、核苷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。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。核苷酸的有机碱分为两

6、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。5、脂肪酸脂肪酸是一类一端含有一个羧基的长的脂肪族碳氢链。脂肪酸包括有分支的或无分支的、饱和的或不饱和的（碳氢链含有双键）等类型。常见的饱和脂肪酸：软脂酸、硬脂酸常见的不饱和脂肪酸：油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、棕榈油酸、DHA（二十二碳六烯酸）、EPA（二十碳五烯酸）不饱和脂肪酸常温下多呈液态，饱和脂肪酸多呈固态或者半固态。脂肪酸与维生素、氨基酸一样是人体最重要的营养素之一。4

7、.3生物大分子蛋白质、核酸、脂类和多糖是组成生物体最重要的生物大分子，其中蛋白质占15％，核酸占7％，糖占3％，脂类占2％，无机盐占1％。水占70％左右。由生物小分子到生物大分子，分子增大，其中最主要的特点是：生物大分子有独特的立体结构、空间构型和分子整体形状。生物小分子和生物大分子的关系小分子大分子复合大分子单糖多糖糖蛋白氨基酸蛋白质糖脂核苷酸核酸脂蛋白脂类（由小分子到大分子）糖苷键肽键磷酸二脂键C-C、双键、羰基等1、多糖的结构与功能糖分子含C、H、O