生命的化學(xué)組成PPT課件

1、第1頁/共64頁第2頁/共64頁一、組成生物體的化學(xué)元素 1、種類：常見的有20多種，不同生物的元素種類大體相同 2、含量：不同生物的同種元素的含量不同，同種生物不同元素含量不同。 常量元素：含義、種類 微量元素：含義、種類第3頁/共64頁3 3、最基本元素、基本元素、主要元素、大量元素、微量、最基本元素、基本元素、主要元素、大量元素、微量元素元素C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl最基本元素基本元素主要元素大量元素微量元素第4頁/共64頁化學(xué)元素對生命活動的重要性 （1）構(gòu)成細(xì)胞 糖 類：C、H、O 脂 質(zhì)：C、H、O (N.P) 蛋白質(zhì)：C、H、O、

2、N (P.S) 核 酸：C、H、O、N、P第5頁/共64頁 2）調(diào)節(jié)生物體的生命活動1、缺B：花而不實(shí)。2、缺Fe：缺鐵性貧血。植物患黃葉病3、缺Mg： 影響葉綠素的合成,使葉片失綠黃化。4、缺I： 地方性甲狀腺腫，俗稱大脖子病。5、缺Zn： 植物患小葉?。挥绊懭梭w生長、發(fā)育。6、缺硒：易患白內(nèi)障和近視7、缺鈣：幼年患佝僂病，老年人患骨質(zhì)疏松第6頁/共64頁巖石圈的成分巖石圈的成分%人體的成分人體的成分%（鮮重）（鮮重）氧氧47氫氫63硅硅28氧氧25.5鋁鋁7.9碳碳9.5鐵鐵4.5氮氮1.4鈣鈣3.5鈣鈣0.31鈉鈉2.5磷磷0.22鉀鉀2.5氯氯0.03鎂鎂2.2鋅鋅0.06鈦鈦0.46

3、硫硫0.05氫氫0.22鈉鈉0.03碳碳0.19鎂鎂0.01所有其它所有其它0.1所有其它所有其它0.1第7頁/共64頁生物界與非生物界的關(guān)系生物界與非生物界的關(guān)系1. 統(tǒng)一性2. 差異性第8頁/共64頁生物小分子 小分子 大分子 復(fù)合大分子 單糖 多糖 糖蛋白 氨基酸 蛋白質(zhì) 糖脂 核苷酸 核酸 脂蛋白 脂類 第9頁/共64頁1 水 對生物體非常重要水占生物體的60-70%以上的重量地球上生命起源于水中，陸生生物體內(nèi)細(xì)胞也生活在水環(huán)境中水的性質(zhì)影響生命活動，如：溶解性質(zhì)，酸堿度。第10頁/共64頁2. 2. 氨基酸氨基酸 氨基酸是同時具有氨基酸是同時具有氨基氨基和和羧基的小分子。羧基的小分子

4、。 參與蛋白合成的共有參與蛋白合成的共有2020種種天然氨基酸。天然氨基酸。(1)(1) 碳原子；碳原子；(2)(2)具有具有 氨基和氨基和羧基是羧基是各種各種 氨基氨基 酸的共性；酸的共性；(3)(3)各種氨基酸的區(qū)別在各種氨基酸的區(qū)別在側(cè)鏈基側(cè)鏈基團(tuán)團(tuán)R R第11頁/共64頁氨基酸的構(gòu)型氨基酸的構(gòu)型第12頁/共64頁氨基酸的功能：氨基酸的功能： (1) (1) 作為組建蛋白質(zhì)的元件；作為組建蛋白質(zhì)的元件； (2) (2) 有的氨基酸或其衍生物具有的氨基酸或其衍生物具 有生物活性有生物活性( (代謝調(diào)節(jié)、信號傳遞等代謝調(diào)節(jié)、信號傳遞等) )。第13頁/共64頁必需氨基酸必需氨基酸人體不能自己

5、合成，必須從食物中獲取的氨基酸?？偣踩梭w不能自己合成，必須從食物中獲取的氨基酸?？偣灿杏?種，分別是：種，分別是： 纈氨酸纈氨酸(Val) 蛋氨酸或甲硫氨酸蛋氨酸或甲硫氨酸(Met) 蘇氨酸蘇氨酸(Thr) 色氨酸色氨酸(Trp) 賴氨酸賴氨酸(Lys) 亮氨酸亮氨酸(Leu) 異亮氨酸異亮氨酸(Ile) 苯丙氨酸苯丙氨酸(Phe)第14頁/共64頁3. 3. 單糖單糖 多羥基醛多羥基醛或或多羥基酮多羥基酮稱為糖。稱為糖。 以葡萄糖為例，葡萄糖是六以葡萄糖為例，葡萄糖是六碳糖碳糖 單糖的生物功能：單糖的生物功能： A A、作為多糖的組成元件；、作為多糖的組成元件； B B、作為燃料；、作為燃料

6、； C C、組成寡糖參與細(xì)胞信號、組成寡糖參與細(xì)胞信號傳遞。傳遞。第15頁/共64頁4. 4. 核苷酸核苷酸 核苷酸分子由三個部分組成：核苷酸分子由三個部分組成： 堿基：堿基：嘧啶、嘌呤嘧啶、嘌呤 五碳糖：五碳糖：核糖或脫氧核糖核糖或脫氧核糖 磷酸磷酸第16頁/共64頁DNADNA分子的基本單位分子的基本單位: : 核苷酸核苷酸(1)(1) 堿基堿基糖糖之間是之間是糖糖苷鍵苷鍵 (2) (2) 糖糖磷磷酸之間是磷酸酸之間是磷酸酯鍵酯鍵 第17頁/共64頁第18頁/共64頁5. 5. 脂類脂類 脂類是指生物體內(nèi)不溶于水而溶于有機(jī)溶劑的各種小分子。脂類是指生物體內(nèi)不溶于水而溶于有機(jī)溶劑的各種小分子

7、。 葡萄糖葡萄糖水溶性的水溶性的 油油 脂脂脂溶性的脂溶性的第19頁/共64頁脂類種類很多，分子結(jié)構(gòu)相差較大。脂類種類很多，分子結(jié)構(gòu)相差較大。 A A、油脂：甘油三酯油脂：甘油三酯 B B、磷脂和鞘脂磷脂和鞘脂 C C、固固 醇醇第20頁/共64頁甘油三酯分子結(jié)構(gòu)甘油三酯分子結(jié)構(gòu)第21頁/共64頁一些固醇類化合物可以作為興奮劑使用一些固醇類化合物可以作為興奮劑使用, , 但但同時也會對運(yùn)動員帶來損害同時也會對運(yùn)動員帶來損害. .第22頁/共64頁維生素維生素 維生素的發(fā)現(xiàn)來源于醫(yī)藥實(shí)踐和科學(xué)試驗(yàn)。維生素的發(fā)現(xiàn)來源于醫(yī)藥實(shí)踐和科學(xué)試驗(yàn)。 孫思邈指出用動物肝防治夜盲癥，用谷皮湯防治腳孫思邈指出用動

8、物肝防治夜盲癥，用谷皮湯防治腳氣病。氣病。 18861886年，荷蘭醫(yī)生艾克曼研究亞洲流行的腳氣病，年，荷蘭醫(yī)生艾克曼研究亞洲流行的腳氣病，企圖找到病菌，但未成功。企圖找到病菌，但未成功。 18901890年發(fā)現(xiàn)，在他的試驗(yàn)雞群中爆發(fā)的多發(fā)性神經(jīng)年發(fā)現(xiàn)，在他的試驗(yàn)雞群中爆發(fā)的多發(fā)性神經(jīng)炎與腳氣病極為相似。炎與腳氣病極為相似。 18971897年，終于證明該病是由于用白米喂養(yǎng)而引起的，年，終于證明該病是由于用白米喂養(yǎng)而引起的，將丟棄的米糠放回飼料中就可治愈。因此認(rèn)為米糠中將丟棄的米糠放回飼料中就可治愈。因此認(rèn)為米糠中含有一種保護(hù)因子。含有一種保護(hù)因子。 后來，格賴思證明米糠中含有一種營養(yǎng)因素，并

9、首后來，格賴思證明米糠中含有一種營養(yǎng)因素，并首先提出營養(yǎng)缺乏癥的概念。先提出營養(yǎng)缺乏癥的概念。 日本海軍于日本海軍于1878-18821878-1882年爆發(fā)腳氣病，用大麥代替年爆發(fā)腳氣病，用大麥代替精米后，腳氣病得到控制。精米后，腳氣病得到控制。 19061906年，證明正常膳食中除蛋白質(zhì)、脂肪、糖類和年，證明正常膳食中除蛋白質(zhì)、脂肪、糖類和礦質(zhì)外，還有必需的食物輔助因子礦質(zhì)外，還有必需的食物輔助因子維生素。維生素。 第23頁/共64頁維生素維生素A A：轉(zhuǎn)化視黃醇，在視覺中起作用。缺乏：轉(zhuǎn)化視黃醇，在視覺中起作用。缺乏夜盲癥。胡蘿卜、魚肝中夜盲癥。胡蘿卜、魚肝中含量豐富。不能過多使用，易造

10、成厭食、過度興奮、肢端動作受限、頭發(fā)稀含量豐富。不能過多使用，易造成厭食、過度興奮、肢端動作受限、頭發(fā)稀疏、皮膚瘙癢。疏、皮膚瘙癢。 維生素維生素B B：合成葉酸（構(gòu)成酶的成分）。腳氣病：合成葉酸（構(gòu)成酶的成分）。腳氣病 維生素維生素C C：抗壞血酸。壞血病，表現(xiàn)為毛細(xì)血管脆弱、皮膚出現(xiàn)小血斑、牙：抗壞血酸。壞血病，表現(xiàn)為毛細(xì)血管脆弱、皮膚出現(xiàn)小血斑、牙齦發(fā)炎出血、牙齒松動。具較強(qiáng)的還原能力，在體內(nèi)起抗氧化和消除自由基齦發(fā)炎出血、牙齒松動。具較強(qiáng)的還原能力，在體內(nèi)起抗氧化和消除自由基的作用。的作用。 第24頁/共64頁維生素維生素D D：促進(jìn)骨骼對鈣的吸收和沉積。佝僂病和成人骨質(zhì)軟化癥。：促進(jìn)

11、骨骼對鈣的吸收和沉積。佝僂病和成人骨質(zhì)軟化癥。人體皮膚含有維生素人體皮膚含有維生素D D原，經(jīng)紫外線照射激活為維生素原，經(jīng)紫外線照射激活為維生素D D。雞蛋、豬肝。雞蛋、豬肝。 維生素維生素E E：具有較強(qiáng)的還原能力，抗氧化及消除自由基?？顾ダ嫌糜冢壕哂休^強(qiáng)的還原能力，抗氧化及消除自由基?？顾ダ嫌糜诿廊?。美容。維生素維生素K K：參加凝血過程，血凝維生素。腸道中的大腸桿菌和乳酸菌：參加凝血過程，血凝維生素。腸道中的大腸桿菌和乳酸菌合成合成 第25頁/共64頁一生物大分子的碳鏈骨架二貯存遺傳信息的大分子核酸三體現(xiàn)生命活動的大分子蛋白質(zhì)四貯存能量的大分子脂質(zhì)五提供能量的大分子糖類第26頁/共64頁

12、常見的生物大分子包括： 蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)、糖類。 一、生物大分子以碳鏈為骨架一、生物大分子以碳鏈為骨架生物大分子：生物大分子：指的是作為生物體內(nèi)主要活性成分的各種分子量達(dá)到上萬或更多的有機(jī)分子。 第27頁/共64頁（一）、生物小分子和生物大分子的關(guān)系（一）、生物小分子和生物大分子的關(guān)系 小分子小分子 大分子大分子 單糖 多糖 氨基酸 蛋白質(zhì) 核苷酸 核酸 （由小分子到大分子）單體多聚體多聚體第28頁/共64頁（二）、單體與多聚體的關(guān)系脫水縮合單體多聚體多聚體水解CHCOOHR1CHNCOOHR2NH2COHHOH第29頁/共64頁CHR1NH2OHCOH2OCHCOOHR2HNH第30頁/共

13、64頁（三）碳鏈骨架（三）碳鏈骨架碳原子之間也可形成共價鍵，可以單鍵、雙鍵或三鍵的方式相結(jié)合，形成不同長度的直鏈狀、支鏈狀或環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)稱為有機(jī)化合物的碳鏈骨架。例如：蛋白質(zhì)分子的肽鏈?zhǔn)且园被釣榛締卧奶脊羌軜?gòu)成的（見下圖）。第31頁/共64頁碳鏈碳鏈第32頁/共64頁體現(xiàn)生命活動的大分子體現(xiàn)生命活動的大分子蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)（3）肉蛋類食品（1）大豆制品（2）奶類制品第33頁/共64頁第34頁/共64頁三體現(xiàn)生命活動的大分子蛋白質(zhì)1.蛋白質(zhì)主要由C、H、O、N4種化學(xué)元素組成，很多還含有S、P等元素。2.含量：占細(xì)胞干重的50%，是細(xì)胞中含量最多的含氮化合物第35頁/共64頁蛋白質(zhì)可以被

14、人體直接吸收利用嗎？蛋白質(zhì)必需經(jīng)過消化成氨基酸才能被人體吸收和利用。氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位。第36頁/共64頁一個蛋白質(zhì)分子可由一條鏈或多條鏈構(gòu)成，這些肽鏈不是呈直線，也不在一個平面上，而是形成非常復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)具有一定空間結(jié)構(gòu)的多肽就是蛋白質(zhì)第37頁/共64頁（）、（）、蛋白質(zhì)的形成蛋白質(zhì)的形成： n n個氨基酸脫水縮合肽鏈1或幾條折疊、盤曲蛋白質(zhì)第38頁/共64頁從氨基酸到蛋白質(zhì)從氨基酸到蛋白質(zhì)第39頁/共64頁下面是日常生活中的一些實(shí)例,你知道為什么嗎?(3)含豐富蛋白質(zhì)的食物最好煮熟后再食用。(2)加酶的洗衣粉不宜用開水溶解。(1)沾有血漬、牛奶的衣服不易用熱水洗凈。血漬、牛奶的

15、主要成分是蛋白質(zhì)，一般溫度下，蛋白質(zhì)能以膠體的形態(tài)溶解于水中，一旦受熱，它就會凝固起來，不易溶解于水。絕大多數(shù)酶為蛋白質(zhì)成分，蛋白質(zhì)在高溫時會變性，失去蛋白酶的功能。加熱以后，具備一定空間結(jié)構(gòu)的螺旋形蛋白質(zhì)分子鏈會松開，這是蛋白質(zhì)的變性，蛋白質(zhì)在變性后更加容易消化和吸收。第40頁/共64頁、蛋白質(zhì)的種類及主要功能、蛋白質(zhì)的種類及主要功能（1）結(jié)構(gòu)蛋白：如肌球蛋白、肌動蛋白等（2）催化蛋白：如絕大多數(shù)酶（3）運(yùn)輸?shù)鞍祝喝缪t蛋白、細(xì)胞膜上的載體（4）調(diào)節(jié)蛋白：如蛋白質(zhì)類激素（胰島素和生長激素等）（5）免疫蛋白：如抗體、干擾素第41頁/共64頁二貯存遺傳信息的大分子核酸第42頁/共64頁一個核苷酸

16、分子第43頁/共64頁第44頁/共64頁 一端的核苷酸，其一端的核苷酸，其5 5C C沒有進(jìn)入磷酸二沒有進(jìn)入磷酸二酯鍵，稱酯鍵，稱 5 5 末端末端； 另一端的核苷酸，其另一端的核苷酸，其3 3C C沒有進(jìn)入磷沒有進(jìn)入磷酸二酯鍵，稱酸二酯鍵，稱 3 3 末端末端。第45頁/共64頁(1) DNA(1) DNA雙螺旋雙螺旋A A、兩條、兩條反向平行反向平行的核苷酸鏈共同盤繞形成雙螺旋，的核苷酸鏈共同盤繞形成雙螺旋，糖磷酸糖糖磷酸糖構(gòu)成螺構(gòu)成螺旋主鏈旋主鏈; ;B B、兩條鏈的堿基都位于中間，堿基平面與、兩條鏈的堿基都位于中間，堿基平面與螺旋軸螺旋軸垂直垂直; ;第46頁/共64頁C C、兩條鏈對

17、應(yīng)堿基呈配對關(guān)系、兩條鏈對應(yīng)堿基呈配對關(guān)系 A AT GCT GCD D、螺旋直徑、螺旋直徑 2nm2nm，螺距，螺距 3.4nm3.4nm， 每一螺距中含每一螺距中含 10 bp10 bpDNA DNA 雙螺旋可以看作是雙螺旋可以看作是 DNA DNA 的的二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)，DNA DNA 的的三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)的形的形成需要蛋白質(zhì)幫助。成需要蛋白質(zhì)幫助。第47頁/共64頁(2) RNA(2) RNA為單鏈盤繞，局部形為單鏈盤繞，局部形成堿基配對。成堿基配對。 例如：轉(zhuǎn)運(yùn)例如：轉(zhuǎn)運(yùn)RNA (tRNA)RNA (tRNA)的的三葉草結(jié)構(gòu)三葉草結(jié)構(gòu)第48頁/共64頁（三）核酸的功能2.控制蛋白質(zhì)的

18、合成1.一切生物的遺傳物質(zhì)第49頁/共64頁（二）生物催化劑-酶1、酶的概念及化學(xué)本質(zhì)科技探索：酶的化學(xué)本質(zhì)是20世紀(jì)初酶學(xué)研究和爭論的中心問題。人們對酶的化學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識經(jīng)歷了將近一個世紀(jì)的時間。 第50頁/共64頁1920年，德國科學(xué)家維爾斯塔特提出，酶既不是蛋白質(zhì)，也不是糖類，它是活性基因附著在無活性的蛋白質(zhì)上的一種物質(zhì)。 1926年，薩姆納 脲酶 脲酶是一種蛋白質(zhì)。 1930年，諾索普 胃蛋白酶、胰蛋白酶等多種酶的結(jié)晶，并證明這些結(jié)晶都是蛋白質(zhì)，這才推翻了維爾斯塔特的觀點(diǎn)。20世紀(jì)80年代以來，美國科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)，少數(shù)的RNA也具有生催化作用物。第51頁/共64頁 酶-是指活細(xì)胞

19、產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機(jī)物。絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。2、酶的功能及作用特點(diǎn)（1）酶的功能-催化生化反應(yīng)（催化作用）（2）酶的特點(diǎn)-高效性、專一性和反應(yīng)條件溫和性酶的專一性：是指一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學(xué)反應(yīng)。第52頁/共64頁比較過氧化氫酶和比較過氧化氫酶和FeFe3+3+催化效率（高效性）催化效率（高效性） 第53頁/共64頁60OC 5min第54頁/共64頁3、酶的催化作用易受到外界因素的影響 低溫抑制酶的活性，而不會使酶失去活性；高溫、過酸和過堿都會使酶空間結(jié)構(gòu)遭破壞而失去活性第55頁/共64頁四、提供能量的大分子糖類 1 1、糖類是由糖類是由C C、H H、O O 3 3種元素組種元素組成的。成的。2 2、糖類可分為、糖類可分為單糖、二糖、單糖、二糖、和和多糖多糖等。等。第56頁/共64頁單糖名稱分子式分布主要功能C6H12O6動、植物細(xì)胞細(xì)胞生命活動所需細(xì)胞生命活動所需要的主要能源物質(zhì)要的主要能源物質(zhì)植物細(xì)胞動物細(xì)胞C5H10O5動、植物細(xì)胞組成核酸的成分組成核酸的成分C5H10O4第57頁/共64頁二糖 由兩個分子單糖脫水縮合而成，能水解成兩個單糖分子。由兩個分子單糖脫