2.1 构成生命的元素,在地球上含量最丰富的元素是O、Si、Al、Fe 在生物体内最丰富的元素是C、H、O、N 1、生命的基本特征 化学成分的同一性 严密的组织和高度秩序性 新陈代谢 生长发育 繁殖与遗传 对环境的应激性 适应性 生物稳态性 生物表现出明确的不断演变和进化的趋势,在生物体中共发现25种元素根据各元素的重要性和存在情况分成4类：第一类元素:C,H,O,N 在生物体中占96%以上 第二类元素:S,P,Cl,K,Na,Ca,Mg 第三类元素:Fe,Cu,Co,Mn,Zn 第四类元素:Cr,Ni,F,Sn,I,Mo,Se,Si,V,0.01%,常量元素(11种),C,H,O,N，含量最高96%生物大分子的碳链骨架细胞中几乎所有的分子都是碳的化合物 碳原子的同位素有12C、13C、14C 12C、13C为稳定同位素 14C半衰期为5570年 根据14C/12C比例可确定生物死亡年代 14C测定适用于年龄在6万年前范围内的化石 误差为40年,P、S分别是核酸和蛋白质的重要组分 Ca是牙齿和骨骼的重要组分，还具有生物信息传递功能 Cl,K,Na,Ca,Mg对保持生物体内水盐平衡至关重要 微量元素（14种）0.01% Fe血红蛋白的重要成分 Mn,Zn一些酶的必要成分 I甲状腺素的必要成分,Cr,葡萄糖耐量因子（GFT）的必要成分，是胰岛素的辅助因子，可增加胰岛素的效能 ，促进机体利用葡萄糖。 相当一部分型糖尿病（非胰岛素依赖型糖尿病）患者，是因为铬摄入不足或利用不良，表现出糖尿病症 Se 有抗衰老、抗癌等功效 对防止克山病（地方性心肌病）、大骨节病有效 摄入过多会造成中毒甚至死亡大骨节病 发生于儿童，以关节软骨、骺软骨和骺软骨板变性坏死为基本病变的地方性骨病。又称柳拐子病。,生命分子,生命过程的碳源和能源糖类 生命体的重要构件和储能物质脂类 遗传信息的存储和传递者核酸 遗传信息的表达者蛋白质 生命过程的催化剂酶 维持生命的重要小分子物质维生素,2.2 糖类,糖：含多羟基的醛类或酮类化合物,醛,酮,主要由C、H、O组成，其分子式通常以Cn(H2O)n表示，旧称碳水化合物。,醛基,酮基,实际上符合这一通式的不一定都是糖如:乳酸CH3CHOHCOOH 可写成C3(H2O)3但不是糖 鼠李糖(C6H12O5)、脱氧核糖(C5H10O4)等单糖又不符合这一通式 有的糖还含有N、S1927年改称碳水化合物为糖族，现称为糖类,按结构特点可分为,单糖 寡糖 多糖 复合糖,1、单糖,构成糖分子的基本单位，不能再水解为更简单的糖。,重要的单糖,丙糖：甘油醛、二羟丙酮 戊糖：核糖、脱氧核糖 己糖：葡萄糖、果糖、半乳糖,（1）甘油醛、二羟丙酮,甘油醛（二羟丙醛）,二羟丙酮,最简单的单糖,甘油醛（二羟丙醛）,分子中C为不对称C原子，4个取代基各不相同,D-甘油醛,L-甘油醛,其它单糖可以看作是由甘油醛的C链延伸衍生而成。,D-葡萄糖 天然存在,L-葡萄糖,链状结构式,（2）葡萄糖最重要的单糖 C6H12O6,半缩醛,有还原性,当链状式中单糖分子C-1醛基和C-5羟基形成半缩醛时，形成六元环结构（氧环式结构）,有还原性,葡萄糖,葡萄糖,根据C1上的羟基与C2上的羟基是否处于同一平面，可分为型和型。,其它单糖,单糖性质：,所有单糖都是白色晶体，易溶于水，且多具有甜味。单糖上的醛基、酮基、半缩醛上的羟基具有还原性，为还原糖。,2、寡糖,由220个单糖组成的聚糖，以双糖最重要。单糖的半缩醛羟基与另一配体（可以是糖也可以是非糖）的羟基缩合而成的化合物称为糖苷，其间的连接键称为糖苷键。两个单糖通过糖苷键连接成双糖。 常见的有麦芽糖、乳糖、蔗糖。,（1）麦芽糖 2分子葡萄糖通过1,4糖苷键相连而成,-1,4-糖苷键,麦芽糖,有还原性,（2）乳糖,由 半乳糖和葡萄糖通过1,4糖苷键相连而成, -1,4-糖苷键,半乳糖,有还原性,（3）蔗糖,不存在半缩醛羟基，为非还原糖, 果糖,由葡萄糖C1和 果糖C2上的半缩醛羟基通过糖苷键连接而成。,非还原性末端,1,2糖苷键,（4）纤维二糖,两个-葡萄糖单元 由-1，4 键连接,3、多糖,由多个单糖分子缩合而成的多聚糖 透明质酸是一种高分子的聚合物。是由单位D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺组成的高级多糖。 透明质酸的主要功能有如下三点： 1、改善关节功能2、天然的保湿润滑剂3、防止动脉硬化、脉搏紊乱和脑萎缩等病症的发生。,均质多糖（同型多糖）：如淀粉、糖原 非均质多糖（异型多糖）:如透明质酸、果胶、黄原胶,组成,透明质酸：由单位D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺组成的高级多糖。 果胶：由半乳糖醛酸聚糖、半乳聚糖和阿拉伯聚糖以不同比例组成 黄原胶：由D葡萄糖、D甘露糖、D葡萄糖醛酸、乙酰基和丙酮酸构成,植物多糖：纤维素 动物多糖：几丁质 微生物多糖：葡聚糖 淀粉 直链淀粉 -1,4-糖苷键 支链淀粉 -1,4-糖苷键和-1,6-糖苷键, 糖原,俗称动物淀粉 肝糖元、肌糖原 具有类似支链淀粉的结构，但分子更大，支链更短每一个非还原性末端都是收储和支取葡萄糖的窗口。 对调节葡萄糖的供求平衡，缓冲稳定血糖浓度有重要意义。, 纤维素,由葡萄糖以1,4糖苷键相连而成，没有分支，分子量大。由1000015000个葡萄糖残基构成。,植物界中的糖类物质有一半以上以纤维素的形式存在，是储藏量最大的植物多糖资源。,大多数生物体内所含有的淀粉酶不能水解1,4糖苷键,所以不能消化纤维素.只有某些细菌、真菌和原生动物可产纤维素酶比如： 某些反刍动物肠道中共生着能产生纤维素酶的细菌，白蚁后肠寄生着能产生纤维素酶的鞭毛虫因此食草动物和白蚁能消化纤维素, 几丁质（chitin） 甲壳质 化学组成：C、H、O、N 分布：真菌、绿藻、昆虫、甲壳类动物等的甲壳中 产量：年产1百亿吨，位居第二，仅次于纤维素,几丁质的衍生物 壳聚糖：几丁质脱去55% 以上的N-乙酰基 用途：环保中处理吸收污水中重金属离子制造人造皮肤治疗烧伤病人具有降血脂、刺激免疫等保健功能,4、复合糖,由糖和非糖物质结合成的复合物。糖+蛋白质 糖蛋白糖+脂类 糖脂,糖蛋白、糖脂是细胞膜的组成成分。 糖蛋白具有特殊的生理功能，如激素、免疫球蛋白等等。,糖的生理功能,提供能量。 是机体重要的碳源。 组成人体组织结构的重要成分。如糖蛋白、糖脂是细胞膜的组成成分。 特殊生理功能的糖蛋白，如激素、酶 、免疫球蛋白等等。,2.3 脂质 脂质是一大类物质的总称 这些物质的结构差别很大，但性质上却有共同之处，即不溶于水，而溶于有机溶剂。,1、脂肪（甘油三酯TG）,甘油三酯中含较多饱和脂肪酸，在室温下呈固态称为脂肪 甘油三酯中含较多不饱和脂肪酸，在室温下呈液态称为油,某些天然存在的脂肪酸（Fatty Acid, FA）,9,DHA,二十二碳六烯酸，俗称脑黄金，是一种对人体非常重要的多不饱和脂肪酸，属于Omega-3不饱和脂肪酸家族中的重要成员。 DHA是神经系统细胞生长及维持的一种主要元素，是大脑和视网膜的重要构成成分，在人体大脑皮层中含量高达20%，在眼睛视网膜中所占比例最大，约占50%，因此，对胎婴儿智力和视力发育至关重要。,EPA (Eicosapntemacnioc Acid),二十碳五烯酸，是鱼油的主要成分。EPA属于-3系列多不饱和脂肪酸，是人体自身不能合成但又不可缺少的重要营养素.虽然亚麻酸在人体内可以转化为EPA，但此反应在人体中的速度很慢且转化量很少，远远不能满足人体对EPA的需要，因此必须从食物中直接补充。 -3脂肪酸已经被证实能促进循环系统的健康和防止胆固醇和脂肪在动脉壁上积聚。补充鱼油也能使糖尿病患者减低高血压。,2、蜡,由饱和或不饱和高级脂肪酸和高级醇构成的酯比甘油三酯更为疏水 成为水果和叶片有效的天然覆盖层，防止水分流失,3、磷脂,甘油三酯中-C上的脂肪酸，若被磷酸取代则变成磷脂酸,当磷酸基OH位置连上胆碱、胆胺后，就分别形成：,卵磷脂 脑磷脂,4、甾醇类（固醇类）,其结构与中性脂肪或磷脂均不同，但由于它不溶于水而溶于非极性溶剂，故将其归于脂类。甾醇分子的基本骨架是环戊烷多氢菲， 不同的甾醇所带的侧链或基团不同,1、合成性激素的原料 2、VitD3促进钙吸收 3、胆固醇过低，易引起老年痴呆、年轻人行动笨拙,人体每天从膳食中摄入0.30.8g外源性胆固醇外,自身可合成约1g内源性胆固醇 在人体分布不均匀,1/4存在于脑和神经组织， 约2g/100g组织 肝组织中含量也很高，约300500mg/100g组织 胆固醇因其在胆石中含量高达90%，故得名,血脂,极低密度脂蛋白（VLDL）甘油三酯含量最多 是运输内源性甘油三酯的主要形式。低密度脂蛋白（LDL）含胆固醇和胆固醇酯最多 是一种运载胆固醇进入外周组织细胞的脂蛋白颗粒，可被氧化成氧化低密度脂蛋白 当低密度脂蛋白，尤其是氧化修饰的低密度脂蛋白（OX-LDL）过量时，它携带的胆固醇便积存在动脉壁上，久了容易引起动脉硬化。因此低密度脂蛋白被称为“坏的胆固醇”。 LDL高是引起动脉硬化的元凶 高密度脂蛋白（HDL）主要以磷脂和载脂蛋白为主 HDL可运载周围组织中的胆固醇，再转化为胆汁酸或直接通过胆汁从肠道排出人们形象地把它称为血液中的“清道夫”或“环卫工人”，它的数量决定着血液中的脂代谢是否平衡,5、萜类,特点：由非极性、疏水的异戊二烯聚合而成，有的成链状、有的成环状结构 生理功能各异，其中某些成分在人体内具有很强的抗氧化性，具有抗衰老、抗辐射的功能 如：-胡萝卜素、维生素E等 番茄红素四萜化合物 植物中，多数萜类具有特殊气味，而且是各类植物特有油类的主要成分。 如柠檬苦素、薄荷醇、樟脑分别是柠檬油、薄荷油、樟脑油的主要成分。,生理功能各异，其中某些成分在人体内具有很强的抗氧化性，具有抗衰老、抗辐射的功能如：-胡萝卜素、维生素E等 番茄红素四萜化合物 植物中，多数萜类具有特殊气味，而且是各类植物特有油类的主要成分。如柠檬苦素、薄荷醇、樟脑分别是柠檬油、薄荷油、樟脑油的主要成分。,脂类的生理功能,构成生物膜的骨架 主要能源物质 构成身体或器官保护层 是某些重要生物分子组分,习题,1、地球上含量最丰富的元素是什么？生物体中含量最丰的元素是什么？2、为什么要将糖的称呼由碳水化合物改为糖类？3、胆固醇等在结构上与甘油三酯差别如此之大，为什么还要把它们划入脂类？4、为了防止动脉硬化应注意哪两类脂质成员摄入？,2.4 遗传信息的表达者 蛋白质,氨基酸 蛋白质的结构 蛋白质的性质 蛋白质的功能,2.4.1蛋白质的构件分子 氨基酸,氨基酸的通式 氨基酸的特点 必需氨基酸,1、氨基酸的通式,C、H、O、N R不同，组成的氨基酸就不同组成蛋白质的常见氨基酸有20种,通式,2、特点,L-型氨基酸 属-氨基酸 （Pro为-亚氨基酸） 具旋光性 属两性电解质,两性电离及等电点,不带电形式,两性离子形式,氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不以游离的羧基或氨基形式存在，而是解离成两性离子,3、必需氨基酸,20种氨基酸中有8种不能由人体合成，必须从外界摄取，称为必需氨基酸8种必需氨基酸为 Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr “假 设 来 借 一 两 本 书” 甲硫氨酸、色氨酸、赖氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸,2.4.2 蛋白质的结构,一级结构 二级结构 三级结构 四级结构 蛋白质的空间作用力,1、蛋白质一级结构,氨基酸排列顺序 肽键：酰胺键 肽链：N端、C端、主链、侧链 多肽、氨基酸残基,1965年我国科学家完成了结晶牛胰岛素的合成，是世界上第一例人工合成蛋白质。1954年英国生化学家Sanger报道了胰岛素的一级结构，是世界上第一例确定一级结构的蛋白质。蛋白质的一级结构由遗传信息决定 一级结构决定高级结构。但一级结构并不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。,