生命的化學基礎課件

1、第 一 篇細 胞 普通生物學 第一篇 細胞精選課件1第 一 篇 人肉眼分辨力為0.1mm；細胞直徑一般小于0.1mm；光學顯微鏡：0.2um精選課件2人肉眼分辨力為0.1mm；精選課件2胡克（Robert Hook，英國）及其發(fā)明的顯微鏡列文虎克（A. van Leeuwenhoek荷蘭）的顯微鏡精選課件3胡克（Robert Hook，英國）及其發(fā)明的顯微鏡列文虎克19世紀30年代，德國 施萊登、施萬提出： 一切植物、動物都由細胞組成，細胞是一切動植物的基本單位。施萬提出 “細胞學說” 精選課件419世紀30年代，德國 施萊登、施萬提出： 一切植物、動物 所有生物都由細胞和細胞產物構成； 新細

2、胞只能由原來的細胞分裂產生； 所有細胞都具有基本上相同的化學組成和代謝活性； 生物體總的活性是生物體各相關細胞的相互作用和集體活動的總和。細胞學說的基本內容精選課件5 所有生物都由細胞和細胞產物構成；細胞學說的基本內容精選課件電子顯微鏡：加速的電子束代替可見光，分辨力提高至0.2nm，進一步揭示了細胞的微觀領域。種類：透射電鏡（TEM）內部結構 掃描電鏡（SEM）表面結構電鏡樣本需經過加工，不能觀察活的樣本。精選課件6電子顯微鏡：加速的電子束代替可見光，分辨力提高至0.2nm，分級分離技術用于研究活的樣本細胞分級分離： 細胞破碎后將各種細胞器分開，可分別研究它們的功能。精選課件7分級分離技術用

3、于研究活的樣本精選課件7細胞是生命的基礎細胞是生命的基本單位精選課件8細胞是生命的基礎精選課件8第二章 生命的化學基礎第三章 細胞結構與細胞通訊第四章 細胞代謝第五章 細胞的分裂和分化精選課件9第二章 生命的化學基礎精選課件9生物界是一個多層次的組構系統(tǒng)：精選課件10生物界是一個多層次的組構系統(tǒng)：精選課件10 生物分子與生命現(xiàn)象 各種生物分子 特有方式組合 （細胞）生命現(xiàn)象； 任何生物分子 即使核酸、蛋白質等關鍵性大分子， 離開生物體就沒有生命現(xiàn)象；精選課件11 生物分子與生命現(xiàn)象精選課件11 了解生命分子 是了解生命本質的基礎； 所以，在介紹細胞之前， 本章先介紹組成生物的分子。 精選課件1

4、2 了解生命分子精選課件122.1 原子和分子2.2 組成細胞的大分子第二章 生命的化學基礎普通生物學 第1 篇 細胞 第2章 生命的化學基礎精選課件132.1 原子和分子第二章 生命的化學基礎普通2.1 原子和分子已知的化學元素有119種，其中天然元素有92種。92種天然元素中已有81種在人體中被發(fā)現(xiàn) （除He，Ne，Ar，Kr，Xe，F(xiàn)r，At，Ac，Pa，Tc)。81種元素按其在人體所占質量的比例是否大于0.01%分常量元素和微量元素。精選課件142.1 原子和分子已知的化學元素有119種，其中天然元素有92.1.1 人的生命需要25種元素精選課件152.1.1 人的生命需要25種元素精

5、選課件15符號元素占體重的百分數(shù)/O氧65.0C碳18.5H氫9.5N氮3.3Ca鈣1.5P磷1.0K鉀0.4S硫0.3Na鈉0.2Cl氯0.2Mg鎂0.1微量元素：硼(B)，鉻(Cr)，鈷(Co)，銅(Cu)，氟(F)，碘(I)，鐵(Fe)，錳(Mn),(少于0.01) 鉬(Mo)，硒(Se)，硅(Si)，錫(Sn)，釩(V)，鋅(Zn)表 2-1 人體中存在的元素精選課件16符號元素占體重的百分數(shù)/O氧65.0C碳18.5H氫9.525種元素中常量元素 11種，其中C、 H 、O、 N、 P、S、Ca，占 99.35%； C、H、O、N 占 96.3%微量元素有14種，人體必需，只是需要量

6、極少，但作用很大。舉例：碘（I）精選課件1725種元素中常量元素 11種，其中C、 H 、O、 N、 P碘缺乏癥甲狀腺腫呆小癥精選課件18碘缺乏癥甲狀腺腫呆小癥精選課件18 元素由原子組成，原子是物質的最小單位，半徑 (2-3)10-8cm原子質子電子中子原子序數(shù)：每一種原子中質子的數(shù)目稱為該原子的原子序數(shù)，是該原子所特有。同位素：質子數(shù)和電子數(shù)相同，中子數(shù)不同的原子稱為同位素。精選課件19 元素由原子組成，原子是物質的最小單位，半徑 (2-3)2.1.2 化合物由元素組成 電子決定原子的化學性質；最外層的電子 數(shù)決定原子的化學特性。 原子之間怎樣發(fā)生反應形成化合物？ 電子的共用和得失形成化學

7、鍵。 電子得失形成離子鍵。 電子對共用形成共價鍵 生物大分子化學鍵的主要形式。水：兩個氫原子分別與氧共用一對電子，通過兩個 共價鍵連接形成。精選課件202.1.2 化合物由元素組成 電子決定原子的化學性質；最外 地球上的生命起源于水，水是生命的介質，陸生生物體內細胞也生活在水環(huán)境中。細胞中水含量占 70%80%2.1.3 水是細胞中不可缺失的物質精選課件21 地球上的生命起源于水，水是生命的介質，陸生生物體內細胞太湖藍藻暴發(fā)精選課件22太湖藍藻暴發(fā)精選課件22 水的特性 水是極性分子； 分子之間形成氫鍵； 水有較強的內聚力和 表面張力。精選課件23 水的特性 水是極性分子； 精選課件23 水的

8、特性 水分子之間的氫鍵使水能緩和溫度的變化 細胞的溫度和代謝速率保持穩(wěn)定; 動、植物維持相對恒定的體溫。 冰比水密度低 有利于水生生物的生存。精選課件24 水的特性 水分子之間的氫鍵使水能緩和溫度的變化 冰比 水的特性 水是極好的溶劑。 水是生命所需物質的良好溶劑，也是生命系統(tǒng)中各種化學反應的理想介質。精選課件25 水的特性 水是極好的溶劑。精選課件25 水能夠電離。 水分子可以電離成氫離子（H+）和羥離子(OH-)。 水解反應 脫水合成反應 生物體內H+ 和OH-必須處于平衡狀態(tài)。溶液中H+、 OH-的多少決定了溶液的酸堿性，酸堿度用pH表示，可從0-14，中性溶液pH為7。 大多活細胞的p

9、H近于7，細胞中pH的微小變化對細胞都是有害的。精選課件26 水能夠電離。精選課件26 新陳代謝包括無數(shù)的化學反應，使生物體內的眾多物質千變萬化。 原子化合成分子和簡單分子形成復雜分子時，出現(xiàn)新的性質。 生物體內通過化學鍵的破壞與形成發(fā)生各式各樣的重要反應。2.1.4 化學反應使原子重組精選課件27 新陳代謝包括無數(shù)的化學反應，使生物體內的眾多物質千變萬化。 細胞都由水、蛋白質、糖類、脂質、核酸、鹽類和各種微量的有機化合物組成。2.2 組成細胞的生物大分子 糖類、蛋白質、核酸和脂質在生命現(xiàn)象中起重要作用，分子極其巨大，被稱為 生物大分子。精選課件28 細胞都由水、蛋白質、糖類、脂質、核酸、鹽類

10、和各種微量的有機2.2.1 碳是組成細胞中各種大分子的基礎 碳最外層有4個電子空位，極易形成4個共價鍵; 碳架結構排列和長短決定有機化合物的基本性質。精選課件292.2.1 碳是組成細胞中各種大分子的基礎 碳最外層有4個 生物體中主要有羥基（OH） 、羰基（CO） 、羧基（COOH）和氨基（NH2）等功能基團，這些基團幾乎都是極性基團。 功能基團的極性使生物分子具有親水性，有利于這些化合物穩(wěn)定存在于含有大量水分子的細胞中。精選課件30 生物體中主要有羥基（OH） 、羰基（CO） 、羧基（2.2.2 細胞利用少數(shù)種類的小分子合成多種大分子 小分子 大分子 復合大分子 單 糖 多 糖 糖蛋白 氨基

11、酸 蛋白質 糖 脂 核苷酸 核 酸 脂蛋白 脂 類 多聚體：由相同或相似的小分子組成的長鏈。 單體：組成多聚體的小分子稱為單體。精選課件312.2.2 細胞利用少數(shù)種類的小分子合成多種大分子 小 脫水合成：細胞將單體組成多聚體的方式； HO-A-A-A-H+HO-A-H HO-A-A-A-A-HH2O 水解反應：將多聚體分解為單體的反應。HO-A-A-A-A-HH2OHO-A-A-A-HHO-A-H+精選課件32 脫水合成：細胞將單體組成多聚體的方式；H2O 水解反應細胞中重要的有機物，含C、H、O三種元素，基本化學式：CH2O。提供生命活動所需的能源，且是重要的中間代謝物，用來合成重要的生物

12、大分子。包括小分子的單糖、雙糖、三糖等，及由單糖構成的大分子的多糖。2.3 糖類精選課件33細胞中重要的有機物，含C、H、O三種元素，基本化學式：CH2（1）丙糖如甘油醛和二羥丙酮。（2）戊糖核糖、脫氧核糖、核酮糖、木糖和阿拉 伯糖。（3）己糖葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等。單糖：兩種存在形式醛糖和酮糖。重要的單糖有：2.3.1 單糖和雙糖精選課件34（1）丙糖如甘油醛和二羥丙酮。單糖：兩種存在形式醛糖和葡萄糖、果糖：分子式 C6H12O6 特點：含許多羥基，并有羰基。 異構體：羰基的位置不同。 結構不同，所以性質也不同與其它分子反 應的能力不同，甜度不同。葡萄糖果糖精選課件35葡萄糖、果糖：

13、分子式 C6H12O6葡萄糖果糖精選課件35（1）雙糖 如麥芽糖、蔗糖、乳糖等。 葡萄糖葡萄糖 麥芽糖 葡萄糖果 糖 蔗糖（2）其他寡糖 三糖、四糖等。由幾個（26）單糖縮合而成的糖稱為寡糖。雙糖：兩個單糖縮合而成。精選課件36（1）雙糖 如麥芽糖、蔗糖、乳糖等。由幾個2.3.2 多糖 由數(shù)百至數(shù)千個單糖分子通過脫水合成而形成的多聚體稱為多糖。自然界中最多的糖類，淀粉、糖原 、纖維素 三類。精選課件372.3.2 多糖 由數(shù)百至數(shù)千個單糖分子通過脫水合淀粉：植物細胞中的儲藏營養(yǎng)物，貯存在植物的根和 種子等中，由葡萄糖單體聚合而成。 需要利用糖作為能源或合成其它分子的原料時，將淀粉水解。糖原：動

14、物細胞中儲藏的多糖。 人體內貯存在肝細胞和肌細胞中，需要時將糖原水 解成葡萄糖。纖維素：植物細胞壁的主要成分，地球上最豐富的 有機化合物。 保護細胞、支持植物體的作用。精選課件38淀粉：植物細胞中的儲藏營養(yǎng)物，貯存在植物的根和 種子等中2.4 脂質 類型： 多種分子 脂肪（油脂） 蠟； 磷脂類（磷酸甘油酯） 類固醇； 萜類。精選課件392.4 脂質 類型： 多種分子精選課件39 主要特點 C、H 兩種元素為主； 非極性共價鍵 疏水性； 嚴格意義上，非大分子 分子質量小， 遠小于糖類、蛋白質、核酸； 不是聚合物；精選課件40 主要特點精選課件40 獨特的生物學功能 生物膜的重要成分； 儲能分子；

15、 生物表面的保護層； 良好絕緣體； 有些是重要生物學活性物質。精選課件41 獨特的生物學功能精選課件41脂肪蠟磷脂類 (磷酸甘油酯)類固醇萜類精選課件42脂肪精選課件422.4.1 脂肪是脂質中主要的貯能分子脂肪：由甘油和3個脂肪酸通過脫水合成而形成， 又稱甘油三酯或三?；视汀?脂肪含多個碳氫鏈，能量較多，1g脂肪中貯存的 能量是1g淀粉的兩倍，因此是主要的貯能分子。精選課件432.4.1 脂肪是脂質中主要的貯能分子脂肪：由甘油和3個脂肪2.4.2 磷脂、蠟和類固醇都是脂質磷脂：細胞膜的重要組分，結構與脂肪類似，只是分子中只有兩個脂肪酸，另一個酸為磷酸。精選課件442.4.2 磷脂、蠟和類固

16、醇都是脂質磷脂：細胞膜的重要組分，蠟：由長鏈的醇與長鏈的脂肪酸形成的酯。 高度疏水，可保護生物體的表面。類固醇：特點碳鏈為3個六元環(huán)和1個五元環(huán)。膽固醇：最常見的類固醇，細胞膜的重要成分，動物體內合成其它類固醇的原料。精選課件45蠟：由長鏈的醇與長鏈的脂肪酸形成的酯。精選課件45蛋白質是細胞內行使各種生物功能的生物大分子，占細胞干重的50，在細胞和生物體的生命過程中起著十分重要的作用。功能舉例功能舉例結構材料膠原、角蛋白激素胰島素、生長激素 運動肌動蛋白、肌球蛋白物質運輸Na+-K+ 泵營養(yǎng)儲存酪蛋白、鐵蛋白信號轉導乙酰膽堿受體基因調控Lac操縱子 滲透壓調節(jié)血清白蛋白免疫作用抗體毒素白喉和霍

17、亂毒素電子轉移細胞色素酶(催化作用)氧化還原酶、連接酶2.5 蛋白質精選課件46蛋白質是細胞內行使各種生物功能的生物大分子，占細胞干重的502.5.1 蛋白質為生命活動所必需 蛋白質是生物體內重要的大分子，細胞、組織和機體的結構都與蛋白質有關。 根據(jù)功能可分為7大類：（1）結構蛋白：組成細胞結構的基礎。（2）收縮蛋白：與結構蛋白共同起作用。（3）貯藏蛋白：卵清蛋白為胚胎發(fā)育提供了氨基酸。（4）防御蛋白：抗體與病原體作斗爭。（5）轉運蛋白：負責物質轉運的蛋白質。（6）信號蛋白：細胞之間傳遞信號。（7）酶：生物催化劑。精選課件472.5.1 蛋白質為生命活動所必需 蛋白質是生物 H R C COO

18、H NH2氨基酸是蛋白質的結構單體，共20種。氨基酸通式：R基團或側鏈的結構、長短和電荷的不同，決定各種氨基酸在溶解度以及其它特性上的差異。2.5.2 蛋白質由20種氨基酸組成4個基團：氨基、羧基、 H、R精選課件48 H氨基酸是蛋白質的結構單體，共20種。多肽-分子量在1,500以上，多個氨基酸通過肽鍵相連形成的產物。肽鏈有方向性，多肽鏈的一端有一個-NH2，稱N-端；另一端有一個-COOH，稱C-端。 一個氨基酸分子中的-氨基，與另一氨基酸 分子中的-羧基脫水縮合，形成一個新的共價 鍵C-N，稱為肽鍵，并合成一個二肽化合物。精選課件49多肽-分子量在1,500以上，多個氨基酸通過肽鍵相連形

19、成蛋白質分子有特定的空間結構構象。蛋白質一級結構二級結構三級結構四級結構-螺旋-折疊2.5.3 蛋白質的結構決定其功能胰島素精選課件50蛋白質分子有特定的空間結構構象。蛋白質一級結構二級結構三一級結構 ： 在多肽鏈中，氨基酸殘基的順序稱為蛋白質的一級結構。精選課件51一級結構 ：精選課件51 一級結構中部分肽鏈向單一方向卷曲或折疊而形成的有周期性重復的主體結構或構象。-螺旋-折疊 指甲、毛發(fā)蹄、角、羊毛 蠶絲、蛛絲二級結構 ：精選課件52 一級結構中部分肽鏈向單一方向卷曲或折疊而形成的有周期性氫鍵三級結構 ：疏水性相互作用二硫鍵離子鍵一條多肽鏈的總的三維形狀，稱為蛋白質的三級結構。肽鏈中二級結

20、構之間的不規(guī)則部分折疊，使肽鏈進一步折疊成球狀或纖維狀。三級結構是一條多肽鏈完全折疊之后的整體結構。精選課件53氫鍵三級結構 ：疏水性相互作用二硫鍵離子鍵一條多肽鏈的總的 蛋白質分子的2條或2條以上三級結構的多肽鏈，相互組合，并以弱鍵相互連接，形成一定的構象，稱為蛋白質的四級結構。四級結構 ：精選課件54 蛋白質分子的2條或2條以上三級結構的多肽鏈，相互組合，螺旋折疊一級結構二級結構三級結構（氨基酸序列）（蛋白質中局部區(qū) 域的折疊結構）（一條多肽鏈完全折疊后的結構）四級結構（兩條或兩條以上的多肽鏈組成的蛋白質結構）精選課件55螺旋折疊一級結構二級結構三級結構（氨基酸序列）（蛋白由于小分子物質與

21、蛋白質分子的一個亞單位結合，導致該蛋白質分子及其亞單位的構象發(fā)生變化，進而其活性也發(fā)生變化，稱為變構作用。在重金屬鹽、酸、堿等的作用下，或加熱至70C100C，或在X射線、紫外線的照射下，蛋白質的多肽鏈松開，失去其專一的三維形狀，從而失去其生物學活性，這種現(xiàn)象稱為蛋白質的變性。蛋白質的變構作用和變性精選課件56由于小分子物質與蛋白質分子的一個亞單位結合，導致該蛋白質分子核酸最先從細胞核中分離得到，且呈酸性，故而得名。核酸分為兩類：脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。DNA存在于細胞核、線粒體和葉綠體中，遺傳信息的攜帶者，合成蛋白質的模板；RNA在細胞核中合成，然后進入細胞質，在蛋白質合

22、成中起重要作用。2.6 核酸精選課件57核酸最先從細胞核中分離得到，且呈酸性，故而得名。2.6 核酸1. 核苷酸核苷酸是組成核酸這種多聚體的單體。核苷酸戊糖含氮堿基磷酸精選課件581. 核苷酸核苷酸是組成核酸這種多聚體的單體。核苷酸戊糖含氮糖與堿基之間的C-N鍵，稱為C-N糖苷鍵。11119911戊糖分子上的第1位C原子與嘌呤或嘧啶結合，形成核苷。精選課件59糖與堿基之間的C-N鍵，稱為C-N糖苷鍵。111195533 一個核苷或脫氧核苷與一個磷酸分子結合，形成一 個核苷酸或脫氧核苷酸。精選課件605533 一個核苷或脫氧核苷與一個磷酸分子結合，形成2. 核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸(DNA) 核苷酸單體通過脫水合成以磷酸二酯鍵順序相連