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文檔簡(jiǎn)介

1、一般說(shuō),含量占生物體總重量萬(wàn)分之一以上一般說(shuō),含量占生物體總重量萬(wàn)分之一以上 的元素稱(chēng)為大量元素,的元素稱(chēng)為大量元素,C、H、0、N、P、S、K、 Ca、Mg、l、Na。凡是重量低于人體體重萬(wàn)分。凡是重量低于人體體重萬(wàn)分 之一的元素,就叫做微量元素,自然界有三十余之一的元素,就叫做微量元素,自然界有三十余 種,人體所必需的有十四種,它包括鐵、銅、鋅、種,人體所必需的有十四種,它包括鐵、銅、鋅、 鎳、鉻、碘、氟、錫、鉬、釩、硅、鈷、硒、錳。鎳、鉻、碘、氟、錫、鉬、釩、硅、鈷、硒、錳。 這些元素加起來(lái)也只有體重的這些元素加起來(lái)也只有體重的005。 19731973年年WHOWHO專(zhuān)家委員會(huì)認(rèn)為必需

2、微量元素共有專(zhuān)家委員會(huì)認(rèn)為必需微量元素共有 鐵、鋅、硒、碘、銅、錳、鉻、氟、鉬、鈷、鎳、鐵、鋅、硒、碘、銅、錳、鉻、氟、鉬、鈷、鎳、 錫、硅、釩等錫、硅、釩等1414種。此外,亦有資料認(rèn)為鍶、砷、種。此外,亦有資料認(rèn)為鍶、砷、 硼為人或動(dòng)物所必需。硼為人或動(dòng)物所必需。 1990 1990年年FAO/IAEA/WHOFAO/IAEA/WHO三個(gè)國(guó)際組織的專(zhuān)家委三個(gè)國(guó)際組織的專(zhuān)家委 員會(huì)重新界定必需微量元素的定義,并按其生物員會(huì)重新界定必需微量元素的定義,并按其生物 學(xué)的作用將之分為三類(lèi):學(xué)的作用將之分為三類(lèi):(1)(1)人體必需微量元素,人體必需微量元素, 共共8 8種,包括碘、鋅、硒、銅、鉬、

3、鉻、鈷及鐵。種,包括碘、鋅、硒、銅、鉬、鉻、鈷及鐵。 (2)(2)人體可能必需的元素,共人體可能必需的元素,共5 5種,包括錳、硅、種,包括錳、硅、 硼、釩及鎳。硼、釩及鎳。(3)(3)具有潛在的毒性,但在低劑量時(shí),具有潛在的毒性,但在低劑量時(shí), 可能具有人體必需功能的元素,包括氟、鉛、鎘、可能具有人體必需功能的元素,包括氟、鉛、鎘、 汞、砷、鋁及錫,共汞、砷、鋁及錫,共7 7種。種。 2.1.22.1.2 化合物由元素組成化合物由元素組成 水水water: 85%water: 85% 無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽salts: 1.5% 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)proteins: 10% 脂脂質(zhì)質(zhì)lipids: 2% 糖

4、類(lèi)糖類(lèi)carbohydrates : 0.4 % DNA : 0.4% RNA : 0.7% 2.1.2.1.3 3 水是細(xì)胞中不可缺少的物質(zhì)水是細(xì)胞中不可缺少的物質(zhì) 水是極性分子水是極性分子 水分子之間會(huì)形成氫鍵水分子之間會(huì)形成氫鍵 液態(tài)水中的水分子具有內(nèi)聚力液態(tài)水中的水分子具有內(nèi)聚力 水的比熱最大水的比熱最大 冰比水輕冰比水輕 水是極好的溶劑水是極好的溶劑 水能夠電離水能夠電離 2.1.2.1.4 4 化學(xué)反應(yīng)使原子重組化學(xué)反應(yīng)使原子重組 2.2.2 2 組成細(xì)胞的大分子組成細(xì)胞的大分子 2.2.2.12.1 碳是組成細(xì)胞中各種大分子的基礎(chǔ)碳是組成細(xì)胞中各種大分子的基礎(chǔ) 蛋白質(zhì)、核酸和多糖

5、又都是由特定單體構(gòu)成蛋白質(zhì)、核酸和多糖又都是由特定單體構(gòu)成 的生物大分子的生物大分子, ,它們以碳鏈為骨架它們以碳鏈為骨架, ,成為細(xì)胞的結(jié)成為細(xì)胞的結(jié) 構(gòu)基礎(chǔ)構(gòu)基礎(chǔ), ,演繹著或簡(jiǎn)約、或繁復(fù)的生命之歌演繹著或簡(jiǎn)約、或繁復(fù)的生命之歌 2.3 2.3 糖類(lèi)糖類(lèi) q 糖類(lèi)物質(zhì)是生物界分布極廣的一類(lèi)有機(jī)物,由糖類(lèi)物質(zhì)是生物界分布極廣的一類(lèi)有機(jī)物,由C C、H H、O O 元素組成,比例一般為元素組成,比例一般為1:2:11:2:1(有例外如鼠李糖:(有例外如鼠李糖:C C6 6H H12 12O O5 5) ) 主要作為能源物質(zhì)和碳源物質(zhì)主要作為能源物質(zhì)和碳源物質(zhì) 重要的中間代謝物重要的中間代謝物

6、生物大分子的組成成分,如核酸生物大分子的組成成分,如核酸 細(xì)胞壁的組成成分。細(xì)胞壁的組成成分。 中性脂肪中性脂肪( (fat)fat)和油和油( (oil)oil) 兩者都是甘油兩者都是甘油( (醇醇) )和脂肪酸和脂肪酸( (fattyacid)fattyacid) 結(jié)合而成的酯,在植物中稱(chēng)為油。甘油分子有結(jié)合而成的酯,在植物中稱(chēng)為油。甘油分子有3 3 個(gè)個(gè)OHOH,每一個(gè)每一個(gè)OHOH和一個(gè)脂肪酸的和一個(gè)脂肪酸的COOHCOOH結(jié)合,形結(jié)合,形 成酯鍵,就成一個(gè)脂肪分子。成酯鍵,就成一個(gè)脂肪分子。 脂肪分子沒(méi)有極脂肪分子沒(méi)有極 性集團(tuán),所以稱(chēng)為中性脂肪,中性脂肪是高度性集團(tuán),所以稱(chēng)為中性脂

7、肪,中性脂肪是高度 疏水的。脂肪酸分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪疏水的。脂肪酸分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪 酸兩類(lèi)。飽和脂肪酸的酸兩類(lèi)。飽和脂肪酸的C C、H H上沒(méi)有雙鍵,分子上沒(méi)有雙鍵,分子 可以伸直,緊密并列,需較多熱能才能散開(kāi),可以伸直,緊密并列,需較多熱能才能散開(kāi), 熔點(diǎn)高,室溫下為固態(tài)。不飽和脂肪酸的熔點(diǎn)高,室溫下為固態(tài)。不飽和脂肪酸的C C、H H 上至少有一個(gè)雙鍵,并部分扭曲成小彎,分子上至少有一個(gè)雙鍵,并部分扭曲成小彎,分子 不能不能緊密排列,易散開(kāi),熔點(diǎn)低,室溫下為液 態(tài)。 蠟:蠟是由脂肪酸和醇化合而成的酯。但蠟的脂 肪酸都是長(zhǎng)鏈的,醇也都是長(zhǎng)鏈的,并且只有一 個(gè)OH基。皮膚表面

8、、毛,羽植物葉及果實(shí)表面以 及昆蟲(chóng)體表都有蠟覆蓋,使細(xì)胞與外界嚴(yán)密隔離, 防止細(xì)胞失水。 磷脂類(lèi):磷脂(phospholipids)幾乎全部存在于細(xì) 胞的膜系統(tǒng)中,在腦、肺、腎、心、骨髓、卵及大 豆細(xì)胞中含量最高。和脂肪不同之處在于;甘油的 一個(gè)羥基不是和脂肪酸而是和磷酸結(jié)合成酯 (磷脂酸)。磷脂分子由于有磷酸和與之相連接的 含氨基的化合物,因而是有極性的分子,它的磷酸 一端為極性的頭,是親水的,它的2個(gè)脂肪酸鏈?zhǔn)?非極性的尾,是疏水的。細(xì)胞各種膜的形成、結(jié)構(gòu) 和特性,都與磷脂分子的極性特征有關(guān)。 類(lèi)固醇類(lèi)固醇這是一類(lèi)具有特殊芳香族結(jié)構(gòu)的物質(zhì),它這是一類(lèi)具有特殊芳香族結(jié)構(gòu)的物質(zhì),它 們不含脂肪

9、酸,但它們的理化性質(zhì)與脂肪相近。們不含脂肪酸,但它們的理化性質(zhì)與脂肪相近。 它們不溶于水,而易溶于非極性的有機(jī)溶劑,所它們不溶于水,而易溶于非極性的有機(jī)溶劑,所 以習(xí)慣上將它們和脂類(lèi)放在一起。以習(xí)慣上將它們和脂類(lèi)放在一起。 最熟知的類(lèi)固最熟知的類(lèi)固 醇是在環(huán)戊烷多氫菲上連有一條碳?xì)滏湹拇际窃诃h(huán)戊烷多氫菲上連有一條碳?xì)滏湹哪懝檀寄懝檀?( (cholester01)cholester01)。膽固醇是動(dòng)物細(xì)胞膜和神經(jīng)髓鞘膽固醇是動(dòng)物細(xì)胞膜和神經(jīng)髓鞘 的重要成分,與膜的透性有關(guān)。動(dòng)物細(xì)胞線粒體的重要成分,與膜的透性有關(guān)。動(dòng)物細(xì)胞線粒體 和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中也有少量膽固醇。植物細(xì)胞不含膽和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中也有少量膽

10、固醇。植物細(xì)胞不含膽 固醇,但含有其他類(lèi)固醇物質(zhì),稱(chēng)為植物固醇固醇,但含有其他類(lèi)固醇物質(zhì),稱(chēng)為植物固醇 ( (phytoster01)phytoster01)。一些重要的生物活性物質(zhì),如一些重要的生物活性物質(zhì),如性性 激素、維生素激素、維生素D D和腎上腺皮質(zhì)激素和腎上腺皮質(zhì)激素等都屬于類(lèi)固醇。等都屬于類(lèi)固醇。 萜類(lèi)萜類(lèi)從結(jié)構(gòu)上看,萜類(lèi)從結(jié)構(gòu)上看,萜類(lèi)( (terpenes)terpenes)和類(lèi)固醇很相和類(lèi)固醇很相 似。萜類(lèi)不含脂肪酸,而是由不同數(shù)目的異戊二似。萜類(lèi)不含脂肪酸,而是由不同數(shù)目的異戊二 烯連接而成的分子。植物細(xì)胞中的類(lèi)胡蘿卜素烯連接而成的分子。植物細(xì)胞中的類(lèi)胡蘿卜素 ( (ca

11、rotenoids)carotenoids)屬于萜類(lèi),由屬于萜類(lèi),由8 8個(gè)異戊二烯分子構(gòu)個(gè)異戊二烯分子構(gòu) 成。成。-胡蘿卜素是一種重要的類(lèi)胡蘿卜素。胡蘿卜素是一種重要的類(lèi)胡蘿卜素。- 胡蘿卜素分子裂解為二,就成胡蘿卜素分子裂解為二,就成2 2個(gè)分子的維生素個(gè)分子的維生素A A。 另一種萜類(lèi)物質(zhì)是視黃醛另一種萜類(lèi)物質(zhì)是視黃醛( (retin01)retin01),是維生素是維生素A A 的氧化物。視黃醛對(duì)動(dòng)物的感光活動(dòng)有非常重要的氧化物。視黃醛對(duì)動(dòng)物的感光活動(dòng)有非常重要 的作用。此外,維生素的作用。此外,維生素E E和維生素和維生素K K也都是萜類(lèi)。也都是萜類(lèi)。 2.52.5蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 1

12、1、一般特性:、一般特性: 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)( (protein)protein)是細(xì)胞和生物體的重要組成成分。是細(xì)胞和生物體的重要組成成分。 細(xì)胞干重的一半是蛋白質(zhì)。肌肉、皮膚、血液、毛發(fā)的主細(xì)胞干重的一半是蛋白質(zhì)。肌肉、皮膚、血液、毛發(fā)的主 要成分都是蛋白質(zhì)。生物膜中蛋白質(zhì)的含量約占要成分都是蛋白質(zhì)。生物膜中蛋白質(zhì)的含量約占60607070 。植物體由于有豐富的纖維素,蛋白質(zhì)含量相對(duì)略少。植物體由于有豐富的纖維素,蛋白質(zhì)含量相對(duì)略少。 蛋白質(zhì)在細(xì)胞和生物體的生命活動(dòng)過(guò)程中,起著蛋白質(zhì)在細(xì)胞和生物體的生命活動(dòng)過(guò)程中,起著 十分重要的作用:十分重要的作用: 生物鐵結(jié)構(gòu)和性狀都與蛋白質(zhì)有關(guān)生物鐵結(jié)構(gòu)

13、和性狀都與蛋白質(zhì)有關(guān)。 蛋白質(zhì)還參與基因表達(dá)的調(diào)節(jié),以及細(xì)胞中氧化蛋白質(zhì)還參與基因表達(dá)的調(diào)節(jié),以及細(xì)胞中氧化 還原反應(yīng)、電子傳遞、神經(jīng)傳遞乃至學(xué)習(xí)和記憶還原反應(yīng)、電子傳遞、神經(jīng)傳遞乃至學(xué)習(xí)和記憶 等多種生命活動(dòng)過(guò)程。等多種生命活動(dòng)過(guò)程。 在細(xì)胞和生物體內(nèi)各種生物化學(xué)反應(yīng)中起催化作在細(xì)胞和生物體內(nèi)各種生物化學(xué)反應(yīng)中起催化作 用的酶主要也是蛋白質(zhì)。用的酶主要也是蛋白質(zhì)。 許多重要的激素,如胰島素和胸腺激素等也都是許多重要的激素,如胰島素和胸腺激素等也都是 蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。 此外,多種蛋白質(zhì),如植物種子此外,多種蛋白質(zhì),如植物種子( (豆、花生、小麥豆、花生、小麥 等等) )中的蛋白質(zhì)和動(dòng)物蛋白、奶

14、酪等都是供生物營(yíng)中的蛋白質(zhì)和動(dòng)物蛋白、奶酪等都是供生物營(yíng) 養(yǎng)生長(zhǎng)之用的蛋白質(zhì)。有些蛋白質(zhì)如蛇毒、蜂毒養(yǎng)生長(zhǎng)之用的蛋白質(zhì)。有些蛋白質(zhì)如蛇毒、蜂毒 等是動(dòng)物攻防武器。等是動(dòng)物攻防武器。 蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象與結(jié)構(gòu)層次蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象與結(jié)構(gòu)層次 蛋白質(zhì)分子是氨基酸連接成的多肽鏈。每一種天然蛋白質(zhì)都有自蛋白質(zhì)分子是氨基酸連接成的多肽鏈。每一種天然蛋白質(zhì)都有自 己特有的空間結(jié)構(gòu),這種空間結(jié)構(gòu)稱(chēng)為蛋白質(zhì)的(天然)構(gòu)象。己特有的空間結(jié)構(gòu),這種空間結(jié)構(gòu)稱(chēng)為蛋白質(zhì)的(天然)構(gòu)象。 蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu):是指蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目,多肽鏈之間蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu):是指蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目,多肽鏈之間 的連接方式和連接部位,

15、二硫鍵的數(shù)目和位置,多肽鏈中氨基酸的的連接方式和連接部位,二硫鍵的數(shù)目和位置,多肽鏈中氨基酸的 數(shù)目、種類(lèi)和順序等。數(shù)目、種類(lèi)和順序等。 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 是指蛋白質(zhì)分子中的肽鏈向單一方向卷曲而形成的有周期是指蛋白質(zhì)分子中的肽鏈向單一方向卷曲而形成的有周期 性重復(fù)的主體結(jié)構(gòu)或構(gòu)象。這種周期性的結(jié)構(gòu)是以肽鏈內(nèi)性重復(fù)的主體結(jié)構(gòu)或構(gòu)象。這種周期性的結(jié)構(gòu)是以肽鏈內(nèi) 或各肽鏈間的氫鍵來(lái)維持的。例如,動(dòng)物的各種纖維蛋白,或各肽鏈間的氫鍵來(lái)維持的。例如,動(dòng)物的各種纖維蛋白, 它們的分子圍繞一個(gè)縱軸纏繞成螺旋狀,稱(chēng)為它們的分子圍繞一個(gè)縱軸纏繞成螺旋狀,稱(chēng)為螺旋。螺旋。 相鄰的螺旋以氫鍵相連,從

16、而保持了構(gòu)象的穩(wěn)定。相鄰的螺旋以氫鍵相連,從而保持了構(gòu)象的穩(wěn)定。 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 有些球蛋白分子有有些球蛋白分子有2 2個(gè)以上肽鏈,這些肽鏈都成折疊個(gè)以上肽鏈,這些肽鏈都成折疊 的的螺旋,它們互相擠在一起,并以弱鍵互相連接,形螺旋,它們互相擠在一起,并以弱鍵互相連接,形 成一定的構(gòu)象,這就是四級(jí)結(jié)構(gòu)成一定的構(gòu)象,這就是四級(jí)結(jié)構(gòu)( (quarternarystructure)quarternarystructure)。 核酸是生物大分子中最重要的一類(lèi),最早是瑞士的核酸是生物大分子中最重要的一類(lèi),最早是瑞士的 P PMiescherMiescher于于18701870年從膿細(xì)胞的

17、核中分離出來(lái)的,由于年從膿細(xì)胞的核中分離出來(lái)的,由于 它們是酸性的,并且最先是從核中分離的,故稱(chēng)為核酸。它們是酸性的,并且最先是從核中分離的,故稱(chēng)為核酸。 核酸分為脫氧核糖核酸和核糖核酸兩大類(lèi)。核酸分為脫氧核糖核酸和核糖核酸兩大類(lèi)。DNADNA主要存在主要存在 于細(xì)胞核內(nèi)的染色質(zhì)中,線粒體和葉綠體中也有,是遺傳于細(xì)胞核內(nèi)的染色質(zhì)中,線粒體和葉綠體中也有,是遺傳 信息的攜帶者;信息的攜帶者;RNARNA在細(xì)胞核內(nèi)產(chǎn)生,然后進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中,在細(xì)胞核內(nèi)產(chǎn)生,然后進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中, 在蛋白質(zhì)合成中起重要作用。在蛋白質(zhì)合成中起重要作用。 2.6 2.6 核酸核酸 有特殊生物學(xué)功能的核苷酸有特殊生物學(xué)功能的核苷

18、酸 作為細(xì)胞中的作為細(xì)胞中的“能量貨幣能量貨幣”的三磷酸腺苷的三磷酸腺苷 (adenosinetriphosphate)就是其中之一。三磷酸腺苷又稱(chēng)就是其中之一。三磷酸腺苷又稱(chēng) 腺苷三磷酸,簡(jiǎn)寫(xiě)為腺苷三磷酸,簡(jiǎn)寫(xiě)為ATP。在一磷酸腺苷在一磷酸腺苷(AMP)的磷酸一的磷酸一 側(cè),以高能磷酸鍵側(cè),以高能磷酸鍵(用表示用表示)再順序連接上再順序連接上2個(gè)磷酸,就個(gè)磷酸,就 成了成了ATP。 除除ATP外,由其他有機(jī)堿構(gòu)成的核苷酸也有重要的生外,由其他有機(jī)堿構(gòu)成的核苷酸也有重要的生 物學(xué)功能,如三磷酸鳥(niǎo)苷物學(xué)功能,如三磷酸鳥(niǎo)苷(GTP)是蛋白質(zhì)合成過(guò)程中所需是蛋白質(zhì)合成過(guò)程中所需 要的,三磷酸尿苷要的

19、,三磷酸尿苷(UTP)參與糖原的合成,三磷酸胞苷參與糖原的合成,三磷酸胞苷 (CTP)是脂肪和磷脂的合成所必需的。至于相應(yīng)的是脂肪和磷脂的合成所必需的。至于相應(yīng)的4種脫種脫 氧核糖核苷的三磷酸酯,即氧核糖核苷的三磷酸酯,即dATP、dGTP、dTTP和和 dCTP,則是則是DNA合成所需的原材料。合成所需的原材料。 此外,細(xì)胞中還有幾種重要的二核苷酸,如煙酰胺此外,細(xì)胞中還有幾種重要的二核苷酸,如煙酰胺 腺嘌吟二核苷酸腺嘌吟二核苷酸(NAD+)、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 (NADP)、黃素腺嘌呤二核苷酸黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)等。等。 19731973年年WHOWH

20、O專(zhuān)家委員會(huì)認(rèn)為必需微量元素共有專(zhuān)家委員會(huì)認(rèn)為必需微量元素共有 鐵、鋅、硒、碘、銅、錳、鉻、氟、鉬、鈷、鎳、鐵、鋅、硒、碘、銅、錳、鉻、氟、鉬、鈷、鎳、 錫、硅、釩等錫、硅、釩等1414種。此外,亦有資料認(rèn)為鍶、砷、種。此外,亦有資料認(rèn)為鍶、砷、 硼為人或動(dòng)物所必需。硼為人或動(dòng)物所必需。 1990 1990年年FAO/IAEA/WHOFAO/IAEA/WHO三個(gè)國(guó)際組織的專(zhuān)家委三個(gè)國(guó)際組織的專(zhuān)家委 員會(huì)重新界定必需微量元素的定義,并按其生物員會(huì)重新界定必需微量元素的定義,并按其生物 學(xué)的作用將之分為三類(lèi):學(xué)的作用將之分為三類(lèi):(1)(1)人體必需微量元素,人體必需微量元素, 共共8 8種,包括

21、碘、鋅、硒、銅、鉬、鉻、鈷及鐵。種,包括碘、鋅、硒、銅、鉬、鉻、鈷及鐵。 (2)(2)人體可能必需的元素,共人體可能必需的元素,共5 5種,包括錳、硅、種,包括錳、硅、 硼、釩及鎳。硼、釩及鎳。(3)(3)具有潛在的毒性,但在低劑量時(shí),具有潛在的毒性,但在低劑量時(shí), 可能具有人體必需功能的元素,包括氟、鉛、鎘、可能具有人體必需功能的元素,包括氟、鉛、鎘、 汞、砷、鋁及錫,共汞、砷、鋁及錫,共7 7種。種。 2.1.2.1.3 3 水是細(xì)胞中不可缺少的物質(zhì)水是細(xì)胞中不可缺少的物質(zhì) 水是極性分子水是極性分子 水分子之間會(huì)形成氫鍵水分子之間會(huì)形成氫鍵 液態(tài)水中的水分子具有內(nèi)聚力液態(tài)水中的水分子具有內(nèi)聚力 水的比熱最大水的比熱最大 冰比水輕冰比水輕 水是極好的溶劑水是極好的溶劑 水能夠電離水能夠電離 中性脂肪中性脂肪( (fat)fat)和油和油( (oil)oil) 兩者都是甘油兩者都是甘油( (醇醇) )和脂肪酸和脂肪酸( (fattyacid)fattyacid) 結(jié)合而成的酯,在植物中稱(chēng)為油。甘油分子有結(jié)合而成的酯,在植物中稱(chēng)為油。甘油分子有3 3 個(gè)個(gè)OHOH,每一個(gè)每一個(gè)OHOH和一個(gè)脂肪酸的和一個(gè)脂肪酸的COOHCOOH結(jié)合,形結(jié)合,形 成酯鍵,就成一個(gè)脂肪分子。成酯鍵,就成一個(gè)

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