生命的化學(xué)基礎(chǔ)

第二章

生命的化學(xué)基礎(chǔ)

元素和化合物生物體的主要生物分子

糖類

脂類

蛋白質(zhì)

核酸1元素和化合物元素：具有相同核電荷數(shù)（即質(zhì)子數(shù)）的同一類原子總稱為元素

目前共發(fā)現(xiàn)118種元素大量元素12種(C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Na、Fe、Cl)

(99.99%)微量元素13種(Cu、Zn、I、Mn、Cr、F、Ba、Co、Li、Se、Sn、Mo、B)

(0.01%)生命需要約25種元素：碘缺乏癥甲狀腺腫碘缺乏癥呆小癥(克汀病)非必需元素≠有害元素：由于環(huán)境污染或從食物中攝入量過大、時(shí)間過長，對人體健康有害的元素稱為有害元素或有毒元素：Bi，Sb，Be，Cd，Hg，Pb等。重金屬污染被鎘污染的扁豆汞污染水俁病患者注意：必需和非必需的界限是相對的。首先，隨著診斷方法和檢測手段的進(jìn)步和完善，今天認(rèn)為是非必需的元素可能明天會被發(fā)現(xiàn)是必需的。其次，每種元素都對應(yīng)有一個(gè)合理的攝入量，即使是必需元素在人體內(nèi)也有一個(gè)合適的濃度范圍，超過或不足都不利于人體健康。同位素及利用：同位素：質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)都相同，但中子數(shù)不同的原子。如：12C、14C；14N、15N；31P、32P；16O、18O。同位素示蹤：利用放射性同位素顯示某種原子在生物體內(nèi)的來蹤去跡的技術(shù)。2生物體的主要生物分子

生物體都是由蛋白質(zhì)、核酸、脂類、糖、無機(jī)鹽和水組成。哪一種分子含量最高？不同的生物體，其分子組成也大體相同：水特性：水是極性分子水分子之間形成氫鍵液態(tài)水分子具有內(nèi)聚力水能緩和溫度變化冰比水輕水是極好的溶劑水能電離（1）水是細(xì)胞中不可缺少的物質(zhì)水是生物體的主要成分之一。細(xì)胞中水的含量通常占細(xì)胞總量70%～80%。不同機(jī)體或同一機(jī)體的不同器官，含水量差別很大。例如：人體骨骼22％，肌肉76％，腦70％～84％，肝臟70％，皮膚72％，心臟79％，血液83％。一般說來，水生生物和生命活動(dòng)旺盛的細(xì)胞，含水較多；陸生生物和生命活動(dòng)不活躍的細(xì)胞，含水分較少。如休眠的種子、孢子含水量低于10％。細(xì)胞中水存在形式：游離水和結(jié)合水。生物體內(nèi)水的主要作用：①游離水是良好的溶劑②游離水是物質(zhì)運(yùn)輸?shù)慕橘|(zhì)③直接參加體內(nèi)的生化反應(yīng)④具有調(diào)節(jié)體溫的作用⑤潤滑作用⑥保持植物固有姿態(tài)……(2蛛)生物書大分魄子生物提大分幼子（bi定ol世og津ic筍al趟m界ac吧ro浪mo洋le家cu導(dǎo)le）：是作召為生惡物體燦內(nèi)主侵要活減性成競分的啟各種胳分子此量達(dá)勁到上某萬或府更多滲的有棚機(jī)分館子。如：糖類季、脂歸類、想蛋白憤質(zhì)、陣核酸碳是拒組成胳細(xì)胞播中各匠種大右分子撤的基聽礎(chǔ)碳原應(yīng)子的不同課排列庫方式和長短繪、相互頸連接糊成鏈或成環(huán)是生攪物分話子多誘樣性袋的基分礎(chǔ)。這些嬸功能繭基團(tuán)膨幾乎劉都是記極性聽基團(tuán)縣，使壇得生渾物分鳥子具竹有親竭水性匯，有鞋利于舉這些猜化合顫物穩(wěn)負(fù)定于拴有大宣量水發(fā)分子矩存在買的細(xì)寇胞中康。生物濟(jì)大分撕子的躬基本糕性質(zhì)脖取決餅于與否碳骨悄架相顏連接翼的功能妄基團(tuán)。(2粱)生物益大分逝子多聚康體生物談單分搶子（單奪體）脫水需合成水解水解3糖類軟化合侵物糖類（ca棗rb李oh搏yd犧r(nóng)a妥te）糖廣咬泛存息在于杠生物錦界，溝是地續(xù)球上搏數(shù)量縫最多雞的一周類有憤機(jī)化視合物僵。對牧于植反物來變說，這占其管干重恢的85－90％、撒細(xì)菌婚占10％－30％、查動(dòng)物吹小于2％。糖分優(yōu)子含C、H、O戚3種元偏素，仿通常3者的顧比例蝴為1:勒2:縫1，一央般化魚學(xué)通矮式為(C恢H2O)n。從化翻學(xué)本幕質(zhì)上治來說虧，糖類弓是多料羥醛代、多倡羥酮孩及其劇縮聚夾物和烘某些求衍生鞏物的丘總稱主。糖類她的分膏類：單糖：不撫能再銳水解才的糖糧。寡糖律（低繞聚糖席）：由2—6分子單糖險(xiǎn)脫水區(qū)縮合煩而成桂的糖煌。多糖：由6分子盆以上菠的單磚糖脫候水縮妖合而叉成的址多聚而體。3.建1單糖丙糖丁糖戊糖稠：核糖杰、脫暈氧核椒糖己糖暫：葡萄菊糖、弊果糖（植地物特切有）蒙、半乳細(xì)糖（動(dòng)診物特浴有）庚糖葡萄衣糖123456123456麥芽鞏糖：由二戀分子猴葡萄穿糖結(jié)界合而謠成蔗糖追：由一齊分子學(xué)葡萄喚糖和增一分紀(jì)子果僚糖結(jié)舉合而歸成乳糖尋：由一皮分子犧葡糖播糖和憶一分箏子半狡乳糖音結(jié)合討而成（動(dòng)恰物特監(jiān)有）..豈..催..3.易2寡糖14麥芽親糖O-糖苷球鍵了解3.陪3多糖（po鞏ly冶sa頭cc尿ha霞ri柜de）淀粉序、纖岡維素喘、糖馬原、殼多撞糖（境幾丁念質(zhì)）污、菊翅糖、頓瓊脂城等直鏈鍛淀粉冠：支鏈攪淀粉湖：淀粉臨主要您存在衫于植疾物的您種子腦、塊慮根、愚塊莖柱和果涼實(shí)中攪。遇碘洲呈藍(lán)緞色糖原飯：與支半鏈淀根粉類博似，脖只是行分支必程度章更高世，每概隔4個(gè)葡堂萄糖駕殘基鍛便有店一個(gè)萄分支櫻。結(jié)裝構(gòu)更急緊密哪，更旗適應(yīng)勿其貯顫藏功林能。盈存在茶于動(dòng)那物體午內(nèi)。遇碘涼呈棕胖紅色昂。纖維掘素：在自勾然界紐奉中分端布最論廣，尸含量托最多設(shè)。不分蛇支、鼠不卷誼曲的痰長鏈勇彼此栗相互平行由氫羞鍵聯(lián)誼系。存在阿于細(xì)奮胞壁芬中，高是木桶材的加主要音成分幅。果膠提：直線紹性高駕聚體亭，廣旱泛分鬧布于胖植物庭界，奶是植催物細(xì)破胞壁托的組冊分之飽一。半纖盈維素土：存在執(zhí)于植濱物細(xì)肉胞壁柿，增辣加細(xì)屯胞壁影強(qiáng)度循。瓊脂況：多糖僵混合軍物，熔來源趙于石濁花菜愉藻等鐮紅海勁藻中竹。了解4脂類鹽化合涌物脂類脂類麗是脂井肪、期磷脂檢、類魄固醇告等類賢化合柜物的刃總稱專，是背由脂翅肪酸淹和醇相所形侄成的笨酯類犬及其應(yīng)衍生潛物，由碳暈和氫徑以非極瞇性共價(jià)香鍵組麻成。脂類第分子宇含C、H、O隊(duì)3種元末素，朋但H:昏O遠(yuǎn)大省于2，有趟些脂挎含P和N；各種烈脂類核分子鑒的結(jié)穩(wěn)構(gòu)可危以差牽異很逃大，延但均占不溶優(yōu)于水逝，而差溶于孩非極縣性溶兵劑；脂類番主要天包括喬：脂肪寸（三帥酰甘膜油酯/中性海酯）、磷脂、類固軋醇、萜類以及蠟。（1）脂肪（甘附油三胸酯，才三酰沙甘油初）：愧由甘潛油和豬脂肪壁酸脫航水合補(bǔ)成脂肪(動(dòng)物-f勢at男)和油(植物-o顏il副)脂肪膽：甘油蜂三酯忍中含禍較多厲飽和憐脂肪雙酸，傷且常閑溫下梢呈固抽態(tài)的痕；油：甘油蜜三酯伯中含格較多盞不飽鹿和脂卡肪酸詳，且號常溫律下呈災(zāi)液態(tài)逗的。（2）磷脂（磷冤酸甘招油酯剛）人工閣膜--懇--脂質(zhì)喊體脂質(zhì)科體是防根據(jù)姓磷脂艱分子股可在割水相駛中形腫成穩(wěn)攜定的壟脂雙笛層膜絮的趨駕勢而您制備蓋的人冷工膜浴。直流徑25奧~1期00拒0n號m不等敵；類固直醇也蹦稱甾晃類，功以環(huán)戊率烷多積氫菲為基路礎(chǔ)，不含脂肪惜酸，但腥具有駛脂類塵性質(zhì)佳，也奧是細(xì)呈胞膜碑的重頑要成踏分。（3）類固磚醇類固扇醇其中膽固陣醇等脂袖類主選要存懲在于糠動(dòng)物槽細(xì)胞累內(nèi)，硬既是垮細(xì)胞爸膜的繩重要鵲成分察，也量是血柜中脂趙蛋白忙復(fù)合漢體的火成分役，與乘動(dòng)脈塑硬化碌有關(guān)廚。（4）其他欄幾種腎重要翻脂類必須毒脂肪匹酸：維持灶生命妙活動(dòng)齡所必角需的折、體津內(nèi)不陶能合仁成或秀合成毫速度餡太慢央不能術(shù)滿足灶機(jī)體喪需要墳，必此需從享外界筑攝取感的脂殊肪酸地。亞油企酸、穗亞麻傷酸、揪二十襖二碳臥六烯狐酸（DH改A）蠟：動(dòng)物雀蠟、籍植物需蠟了解5蛋白蘋質(zhì)蛋白陪質(zhì)（pr蒸ot籮ei據(jù)ns）：含量：最多弦的有繩機(jī)物唱，占賀人體僻干重45播%。組成暢元素：C、H、O、N、S基本沙單位：氨基哭酸5.沸1氨基膽酸（am樓in蛾o穩(wěn)ac構(gòu)id托,隔aa）組成碎部分?jǐn)啵喊焙昊?-吃NH2)羧基(-化CO搜OH裁)氫原綠子(-折H)R基團(tuán)(-猜R)種類岸：20種H2O＋5.瘦2蛋白代質(zhì)的棒分子榨結(jié)構(gòu)肽鍵：由一五個(gè)氨柱基酸限的氨解基和本另一選個(gè)氨掉基酸忘的羧傭基脫水團(tuán)縮合而成鼠一種酰胺犯鍵。肽鍵晶（酰漫胺鍵收）主鏈側(cè)鏈N′C′氨基爬酸殘會基氨基僅酸（am辱in也o耀ac頑id）（20種）二肽哈（di折pe朋pt錦id存e）三肽鎖（tr續(xù)ip套ep匙ti杰de）寡肽宗（ol糠ig哪op鼠ep而ti器de）多肽屬（po朽l(xiāng)y宮pe陽pt地id宿e）蛋白義質(zhì)（pr樣ot垃ei孩n）探（1010～1012種）5.約3蛋白撒質(zhì)的詠空間團(tuán)結(jié)構(gòu)一級巷結(jié)構(gòu)二級書結(jié)構(gòu)三級任結(jié)構(gòu)四級雨結(jié)構(gòu)指多念肽鏈犬中氨菜基酸株的種夾類、射數(shù)量辯和排噴列順辮序。結(jié)構(gòu)罰：線表性平幻玉面結(jié)制構(gòu)主鍵喚：肽鍵副鍵倉：二硫纏鍵（1）一誼級結(jié)贏構(gòu)(p旨ri掌ma欄ry劫a豬tr毅uc咐tu馬re請)人胰軋島素溪分子散的一犯級結(jié)笑構(gòu)二硫環(huán)鍵AB（2）二逝級結(jié)毛構(gòu)（se頁co接nd盒ar割y勁st咸ru胃tu吳re）肽鏈訴相鄰棋氨基加酸殘饅基間鋪主要填靠氫鑰鍵維罷系的田有規(guī)妨律，槍重復(fù)茅有序?qū)さ目寨B間結(jié)葵構(gòu)。主鍵父：氫鍵種類躍：3種α螺旋β-折疊π-螺旋α-h贊el昨ix-S揉he鋸et平行β-折疊反向積平行β-折疊π-煉he竊li抱x（tr勝ip小le澆h運(yùn)el冷ix）膠原類蛋白酸獨(dú)有暮的結(jié)勵(lì)構(gòu)。（3）三艦級結(jié)裁構(gòu)（te崗rt刊ia幅ry父s踏tr齊uc停tu饅re）在二焦維結(jié)際構(gòu)的苦基礎(chǔ)接上，整個(gè)結(jié)單體悠蛋白肢質(zhì)分穿子或楊亞基暴由于R基團(tuán)的疏缺水性田或親他水性送不同育，可骨進(jìn)一注步折疊胖、盤浪曲層披的接企近球隙形的特定簡立體空間結(jié)構(gòu)鄰。主要呆化學(xué)孤鍵：疏水訓(xùn)鍵、盛酯鍵廣、氫訂鍵、蠢離子怠鍵、貨二硫揪鍵等。結(jié)構(gòu)擦特點(diǎn)：具有聰親水舍表面辛和疏瓦水核三級荷結(jié)構(gòu)（亞賠基，su遣bu醬ni懼t）松散謊肽段α螺旋β-折疊血紅薪蛋白反的三稻級結(jié)贈(zèng)構(gòu)（4）四刻級結(jié)哈構(gòu)（qu偽at同er艙na此ry孕s列tr尸uc為tu閱re）指亞屢基集茄結(jié)的籍結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)（亞蜓基單炸獨(dú)存輛在并秒不具能有活歐性）維系需鍵：氫鍵葬、疏泥水鍵答、離維子鍵等。不是嚷所有悲蛋白牙質(zhì)都瘡有四園級結(jié)密構(gòu)二聚逗體四聚紙?bào)w血紅念蛋白咸的四跨級結(jié)如構(gòu)DN座A聚合常酶Ⅲ的四挪級結(jié)享構(gòu)（六聚奮體）蛋白雅質(zhì)必紀(jì)須在段三級查結(jié)構(gòu)址的基梯礎(chǔ)上嗽才表紐奉現(xiàn)活躲性。5.棕4蛋白威質(zhì)的縣變構(gòu)煤和變鹿性構(gòu)象（co成nf譯or鈔ma袖ti秧on）：搬蛋白苗質(zhì)的適空間黑結(jié)構(gòu)變構(gòu)（al適lo夜st帖er準(zhǔn)ic息e械ff咐ec絲式t）(變構(gòu)成調(diào)節(jié))：通絲式過蛋賀白質(zhì)扶的構(gòu)羅象變駝化而溫實(shí)現(xiàn)拘調(diào)節(jié)尾功能繞的現(xiàn)閑象。變性（de瓦na孔tu低ra繡ti鼓on）：則蛋白唯質(zhì)分劍子受菌到某迷些理貧化因祥子的尖影響周，空價(jià)間結(jié)鍋構(gòu)（稿次級照鍵）確發(fā)生抵破壞贏，理歡化性屈發(fā)生框改變欄，生驗(yàn)物活沙性喪象失的孫過程鋤。復(fù)性（re架na生tu冶ra潔ti朽on）：徐去除慕變性且因素馬后，向蛋白霞質(zhì)空棵間結(jié)套構(gòu)恢午復(fù)的鋼過程積。Pr習(xí)ot抄ei餃n緊Mi尿sf渠ol泛di轎ng蔬C插an復(fù)H圍av爪eDe桐ad礙ly文C寸on雖se傳qu貼en闊ce誕s:A臭co襯mp敢ar末is少on理o釀f鏟no蝕rm崖al群(墊Pr歪Pc)宴an漏d激ab期no妻r(nóng)m測al譯(膨Pr霉Psc)pr蜓io叼n挨pr制ot燈ei掠ns副:Th丙es櫻e恰tw從o旺pr悔ot叫ei企ns舍a逢re腎f墨or坑me廉d親by旋p象ol罩yp柴ep眼ti法de覽c握ha于in括s蔬th麗at稼c栗an掌b軟e草id稿e(cuò)n太ti膽ca憐l瓶in唐a歐mi馳no棒a牙ci井d息se稠qu煤en川ce勝,潑bu欄t傻th籌ey鋪f夸ol涉d暈di亦ff恢er哭en炒tl屈y.So門lu程bl有ein掀so凝lu哪bl生eCa趟us尚in至g抄“m宏ad定c范ow失d攔is掏ea哲se躍”5.降5蛋白網(wǎng)質(zhì)的霸分類維及功抹能按組錫成成酸分：單純糾蛋白案質(zhì)結(jié)合予蛋白仁質(zhì)（努蛋白娛質(zhì)+輔基外）按分賠子形型狀分劉：纖維閘蛋白球形鄰蛋白按生局理功稱能分腔：酶蛋母白（收催化杜）結(jié)構(gòu)各蛋白樹（結(jié)撞構(gòu)支古持）運(yùn)輸揉蛋白述（轉(zhuǎn)鄰運(yùn)）運(yùn)動(dòng)蠶蛋白窗（收查縮運(yùn)趟動(dòng)）激素成蛋白秋（代谷謝調(diào)判節(jié)）抗體爐蛋白揀（免思疫）……6核酸核酸由許尖多核張苷酸襖聚合談而成勿的生淹物大拋分子生物粉的遺鳥傳物賞質(zhì)憤，在切生物陵體內(nèi)鍛負(fù)責(zé)帆遺傳極信息慘的儲傷存和釘傳遞厭。種類捎：DN翁A（主話要在期細(xì)胞扭核中狀）RN幟A（主貧要在脈細(xì)胞冠質(zhì)中接）6.菜1基本董單位銷：核拐苷酸（nu撞cl傘eo孕ti壞de）磷酸五碳項(xiàng)糖含N堿基2H20核苷革酸化學(xué)大鍵：糖苷富鍵、串磷酸敗酯鍵核苷爹酸的康命名:磷酸臨數(shù)目+核苷一磷恒酸（霧脫氧院）核苷(酸)（NMP歌,dNMP）二磷亂酸（險(xiǎn)脫氧化）核苷(酸)（NDP笛,dNDP）三磷翠酸（薯脫氧槍）核苷(酸)（NTP陰,dNTP）如：三磷呢酸腺痛苷（AT胳P）環(huán)一扒磷酸殘腺苷絨（cA摩MP）AMPADPATP高能凱磷酸齊鍵第二玻信使:環(huán)一茅磷酸核腺苷堆（cA籍MP）6.你2多核手苷酸5′3′結(jié)構(gòu)惰特點(diǎn)釀：磷酸蘿分子戒與五炒碳糖內(nèi)縮合刮成3′就,5使′磷酸池二酯記鍵。6.瓣3葡DN元A（1）雙載螺旋昏結(jié)構(gòu)夢模型19敬53年，蟻由Wa襲ts吊on和Cr環(huán)ic敏k提出雙螺全旋結(jié)霧構(gòu)?？嘈突A(chǔ)詞：40年代須后期嚼，E.門Ch只ar湯ga血ff發(fā)現(xiàn)火：A=嗎T、G=援C19局53年2月，Wa鄙ts掙on和Cr槐ic藍(lán)k通過Wi漠lk性in辱s看到雕了富勇蘭克妹林在19節(jié)51年11月拍掉攝的偷一張失十分東漂亮液的DN祥A晶體X射線瓦衍射棵照片19腐62年Wa彩ts達(dá)on和Cr次ic夫k、Wi銷lk猶in扎s分享攻諾貝笛爾生抱理醫(yī)弱學(xué)獎(jiǎng)?wù)J。（2）結(jié)色構(gòu)特朝點(diǎn)：雙鏈反向平行右手沃螺旋磷酸鉗和脫辣氧核抽糖相靠繼排昆列，興位于傘外側(cè)拒，形術(shù)成骨淡架。堿基戴配對（Ch冊ar透ga奏ff法則聯(lián)），位狗于內(nèi)牲側(cè)。堿基境對維系勵(lì)鍵：梢氫鍵A＝TT＝AC在≡角GG秤≡艘C一級啟結(jié)構(gòu)際：4種核督苷酸府的連行接和坑排列版順序竹；（3）DN交A的空敘間結(jié)泡構(gòu)：A-墊DN接AZ-避DN鉛AB-配DN支A高濕檢度（92談%)二級薦結(jié)構(gòu)篇：雙螺飲旋狀極結(jié)構(gòu)包括獅多種昆構(gòu)象釋：B-腥DN涌AA-挺DN榜AZ-吳DN槽A三級駱結(jié)構(gòu)斯：是DN那A的高幼級結(jié)嗚構(gòu)，DN嗽A雙螺劍旋進(jìn)追一步賣扭曲恭盤繞農(nóng)所形怪成的復(fù)特定秤空間救結(jié)構(gòu)——超螺窩旋結(jié)禍構(gòu)（su女pe慕rh咱el弄ix）。（3）DN領(lǐng)A的空獨(dú)間結(jié)摧構(gòu)超螺匪旋結(jié)姑構(gòu)DN在A超螺嘆旋結(jié)呀構(gòu)線粒染體、點(diǎn)葉綠遲體、疫細(xì)菌喬、質(zhì)產(chǎn)粒及陜一些度病毒態(tài)的DN牲A為封弦閉環(huán)吊狀DN侵A分子砌，多候扭曲伴成麻參花狀擴(kuò)的超糞螺旋怖結(jié)構(gòu)沃；DN代A超螺纖旋結(jié)賴構(gòu)真核角生物下細(xì)胞臣核中DN攪A盤繞襪在組皆蛋白屬上形賊成核小膚體（nu鴉cl煮eo倉so逃me）。DN嬸A分子始的變承性與細(xì)復(fù)性堤：6.擱4奮RN象A由DN溪A分子轉(zhuǎn)錄斑而來，由己多核亡苷酸單鏈組成雙，可丟形成局部昂雙鏈或雙股邁螺旋等空律間結(jié)睡構(gòu)。RN升A種類:信使RN嚷A(m總es織se澤ng掘er姐R竊NA桐,陵mR往NA蠟)占3－5％轉(zhuǎn)運(yùn)RN煎A(t螺ra沾ns樓fe高r邁RN輕A,賴t調(diào)RN衰A)占15％左惜右核糖頁體RN汁A(r幼ib溉os邀om壤al憐R云NA前,根rR梨NA割)占80％以極上微小RN禍A(m顧ic騎ro尾RN蟻A,闖m目iR慚NA口)核酶(r吼ib免oz堂ym