生命與化學(xué)市公開(kāi)課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、第11章生命與化學(xué)第1頁(yè)第1頁(yè)11.1 構(gòu)成生命基本物質(zhì) 1.蛋白質(zhì)含氮有機(jī)高分子化合物 有機(jī)界蛋白質(zhì)種類數(shù)目為：10101012 而所有物種蛋白質(zhì)大約由20種氨基酸構(gòu)成（1）氨基酸 但凡分子結(jié)構(gòu)中含有氨基（NH2）和羧基 COOH）有機(jī)化合物都叫做氨基酸。構(gòu)成蛋白質(zhì)主要元素：C、 H、O、 N 另外：S、 P、Fe、 Cu、 Zn 從化學(xué)結(jié)構(gòu)上講， 蛋白質(zhì)氨基酸聚合物第2頁(yè)第2頁(yè)氨基酸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)氨基酸又稱為：氨基酸 ， 其結(jié)構(gòu)通式下列： H R CCOOH NH2 H H CCOOH NH2 甘氨酸 R= H第3頁(yè)第3頁(yè)構(gòu)成蛋白質(zhì)20種常見(jiàn)氨基酸第4頁(yè)第4頁(yè)第5頁(yè)第5頁(yè)味精谷氨酸鈉HOOCCH

2、2CH2CHCOOH NH2NaOHHClHOOCCH2CH2CHCOONa NH2NaOHHClNaOOCCH2CH2CHCOONa NH2(1)(2)HOOCCH2CH2CHCOONa NH21550C-H2O O= COONa N第6頁(yè)第6頁(yè)（2）肽鍵和蛋白質(zhì)肽鍵 一個(gè)氨基酸氨基與另一個(gè)氨基酸羧基發(fā)生 縮合反應(yīng)，失去一分子水而生成酰胺鍵。肽鏈由肽鍵構(gòu)成長(zhǎng)鏈肽氨基酸由肽鍵連接而成化合物例： H O HN CCOH + H R H O HN CCOH H R H O H O HN CCNCCOH + H2O H R H R肽鍵（酰胺鍵）氨基酸殘基氨基酸殘基第7頁(yè)第7頁(yè)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu) 一級(jí)結(jié)構(gòu)

3、肽鏈中氨基酸連接順序，是蛋白質(zhì)基本結(jié)構(gòu)。 第8頁(yè)第8頁(yè)多肽鏈含有方向性，頭端為氨基端（N端），尾端為羧基端（C端）。凡氨基酸殘基數(shù)目在50個(gè)以上，且含有特定空間結(jié)構(gòu)肽稱蛋白質(zhì)；凡氨基酸殘基數(shù)目在50個(gè)下列，且無(wú)特定空間結(jié)構(gòu)者稱多肽。 第9頁(yè)第9頁(yè)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈主鏈原子局部空間結(jié)構(gòu)，但不包括與其它肽段互相關(guān)系及側(cè)鏈構(gòu)象內(nèi)容。維系蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)主要化學(xué)鍵是氫鍵。第10頁(yè)第10頁(yè)第11頁(yè)第11頁(yè)蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu) 是指蛋白質(zhì)分子所有原子空間排布，也就是一條多肽鏈完整三維結(jié)構(gòu)。 維系三級(jí)結(jié)構(gòu)作用力主要是非共價(jià)鍵（次級(jí)鍵），如疏水鍵、氫鍵、鹽鍵、范氏引

4、力等，但也有共價(jià)鍵，如二硫鍵等。胰島素分子三級(jí)結(jié)構(gòu)第12頁(yè)第12頁(yè)第13頁(yè)第13頁(yè)（3）生物催化劑酶1）催化劑簡(jiǎn)介催化劑參與反應(yīng)，且能明顯改變反應(yīng)速率，而本身在反應(yīng)前后 數(shù)量和化學(xué)構(gòu)成均不改變物質(zhì)。 催化劑特點(diǎn)：（1）能催化熱力學(xué)上允許進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，而不能實(shí)現(xiàn)那些熱力學(xué)上不能進(jìn)行反應(yīng)；（2）能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡所需時(shí)間，而不能改變平衡點(diǎn)；（3） 普通情況下，對(duì)可逆反應(yīng)正反兩個(gè)方向催化作用相同。 （4）催化劑含有選擇性Al2O3 623-633KMgO-SiO2 673-732K H3PO4或H2SO4 413KC2H4（乙烯）+ H2OCH2=CHCH=CH2(丁二烯) + H2O + H2(C

5、2H5)2 (乙醚) + H2O例： C2H5OHV2O5反應(yīng)速率提升 1.6109例 硫酸生產(chǎn) 2 SO2 + O2 2SO3第14頁(yè)第14頁(yè)2）酶與生物催化作用 生物體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)： a. 反應(yīng)速度快 b. 反應(yīng)之間可較好配合 c. 反應(yīng)在溫和條件下進(jìn)行 d. 反應(yīng)能按環(huán)境和身體需要加以調(diào)整酶是一類由細(xì)胞產(chǎn)生，以蛋白質(zhì)為主要成份，含有催化活性生物催化劑酶特點(diǎn)：a. 酶含有高效率催化活性，比普通催化劑高1071013例 1 2 H2O2 2H2O + O2 1分子過(guò)氧化氫酶1分鐘內(nèi)能使500萬(wàn)個(gè)H2O2 分解。 例2 C12H22O11 (s) + 12O2（g） 12CO2 (g) +

6、11H2O Ea = 75.3kjmol-1Pt作催化劑 Ea = 49kjmol-1過(guò)氧化氫酶作催化劑 Ea = 8kjmol-1第15頁(yè)第15頁(yè)b . 酶催化含有高度專一性 某一個(gè)酶僅對(duì)某一類物質(zhì)或某一個(gè)物質(zhì)特定反應(yīng)起催化作用，生成一定產(chǎn)物。 “鎖鑰模型” 第16頁(yè)第16頁(yè)第17頁(yè)第17頁(yè)酶分子可依據(jù)其化學(xué)組成不同，分為兩類：結(jié)合酶：部分酶除了蛋白質(zhì)部分外，尚有部分是非蛋白質(zhì)，非蛋白質(zhì)部分稱為輔酶如：金屬離子 Co2+ Fe3+ Mg2+ Zn2+ 等 維生素構(gòu)成小分子化合物 B12輔酶第18頁(yè)第18頁(yè)2. 核酸核酸是存在于細(xì)胞中一類大分子酸性物質(zhì)，包括核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（D

7、NA）兩大類。 RNA和DNA都是以單核苷酸為基本單位所構(gòu)成多核苷酸長(zhǎng)鏈。 RNA主要參與遺傳信息表示，而DNA則是遺傳信息載體。 第19頁(yè)第19頁(yè)（1）核酸構(gòu)成 核酸是一類多聚核苷酸，基本結(jié)構(gòu)單元核苷酸 核苷 堿基核酸 核苷酸 戊糖 磷酸堿基： 堿基 嘌呤堿：腺嘌呤（A）、鳥(niǎo)嘌呤（G） 嘧啶堿：胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）、胸腺嘧啶（T） 堿基分子結(jié)構(gòu)為含氮雜環(huán)化合物第20頁(yè)第20頁(yè)戊糖戊糖有兩類： D核糖 D-2-脫氧核糖戊糖結(jié)構(gòu)為呋喃型環(huán)狀結(jié)構(gòu)：依據(jù)戊糖種類不同，核酸分為兩類： 核糖核酸（RNA） 含核糖 脫氧核糖核酸（DNA） 含脫氧核糖第21頁(yè)第21頁(yè) 核苷酸結(jié)構(gòu)堿基戊糖磷酸（能夠在5

8、位或3位）第22頁(yè)第22頁(yè)第23頁(yè)第23頁(yè)（2） DNA結(jié)構(gòu)1）DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)核苷酸構(gòu)成和排列順序該結(jié)構(gòu)片斷可表示為： PTPAPGPC 第24頁(yè)第24頁(yè)2）DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)第25頁(yè)第25頁(yè)第26頁(yè)第26頁(yè)（3）DNA復(fù)制與遺傳1）DNA復(fù)制方式半保留復(fù)制第27頁(yè)第27頁(yè)第28頁(yè)第28頁(yè)第29頁(yè)第29頁(yè)2）分子生物學(xué)中心法則DNA分子以本身為模板拷貝自己復(fù)制DNARNA轉(zhuǎn)錄RNA 蛋白質(zhì)翻譯第30頁(yè)第30頁(yè)11.2 DNA重組與基因工程1.基因工程簡(jiǎn)介基因工程 DNA重組技術(shù)，另外包括其它可使生物基因組結(jié)構(gòu)得以 改造技術(shù)。例 生物固氮生物體將分子態(tài)氮還原為氨過(guò)程。DNA重組技術(shù)將不同DNA片斷（基因），按人們?cè)O(shè)計(jì)方案在體外 進(jìn)行切割、拼接、重新組合，然后經(jīng)過(guò)載體將重組 DNA分子引入受體細(xì)胞，使重組DNA在受體細(xì)胞中得以 復(fù)制與表示，使受體細(xì)胞取得新遺傳特性。基因 含有遺傳效應(yīng)DNA分子片斷。一個(gè)基因通常有 10005000個(gè)堿基對(duì)，一個(gè)DNA分子含有上萬(wàn)個(gè)基因。人類只有一個(gè)基因組，大約有3.4萬(wàn)3.5萬(wàn)個(gè)基因，30億個(gè)堿基對(duì)。 第31頁(yè)第31頁(yè)2. 人類基因組計(jì)劃1985年