生物化學(xué)基礎(chǔ)

關(guān)于生物化學(xué)基礎(chǔ)生命的物質(zhì)基礎(chǔ)1、生物體的元素和分子組成2、生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能第2頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

組成生物體的元素有20~30種，其中C、H、O、N、P、S、Ca7種元素約占生物體的99.3%。1、生物體的元素和分子組成第3頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

不同的生物體，其分子組成大體相同，都是由蛋白質(zhì)、核酸、脂類、糖、無機鹽和水組成，其中水的比例最大。第4頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

水母95%~99%；昆蟲46%~92%；植物60%~85%；人體65%~72%;

生命誕生于原始海洋中，水是生物體的主要組成成分：

除水之外，組成生物體的干物質(zhì)中，有機物質(zhì)占95%以上，無機物不足5%，因此有時將生物體也稱為有機體。構(gòu)成生物體的有機物種類熱很多，但含量高且重要的是蛋白質(zhì)、核酸、脂類、糖類四類物質(zhì)。第5頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

在組成生命的元素中，碳元素具有特別重要的作用。第6頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

碳原子之間可以單鍵、雙鍵或三鍵相結(jié)合，形成不同長度的鏈狀、分支狀或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的碳骨架?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的200多萬種有機化合物都是不同碳骨架的衍生物。第7頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

蛋白質(zhì)、核酸、多糖和脂類是組成生物體最重要的生物大分子。生物大分子是由單體(monomer)聚合成的多聚體(polymer)。第8頁,共53頁，2024年2月25日，星期天2、糖類化合物

糖是自然界存在的一大類具有廣譜化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物功能的有機化合物。主要是由綠色植物光合作用形成的。主要是由C、H、O三種元素組成，分子通式可寫為Cn(H2O)n，習(xí)慣稱為碳水化合物（Carbhydrate）。葡萄糖

C6H12O6；蔗糖

C12H22O11；乙酸

C2H4O2第9頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

糖類是植物體內(nèi)非常重要的一類物質(zhì)，其主要功能是：

(1)是生物體內(nèi)能量貯存物質(zhì)，通過生物氧化釋放能量。

(2)是合成其他重要生命物質(zhì)的原料。

(3)同時也是植物體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)（如纖維素、半纖維素、果膠等）。

第10頁,共53頁，2024年2月25日，星期天糖類物質(zhì)單糖：3~7碳糖。其中以己糖（葡萄糖、果糖）和戊糖（核糖、脫氧核糖）最為重要。寡糖：由2~6單糖連結(jié)而成，常見的是蔗糖

[葡萄糖--果糖]；麥芽糖[葡萄糖-葡萄糖]；多糖：由多個單糖失水縮合而成，其中最主要的是

淀粉和纖維素。

淀粉（starch）分直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種：第11頁,共53頁，2024年2月25日，星期天單糖:分子式相同而結(jié)構(gòu)式不同的兩種有機化合物稱為同分異構(gòu)體第12頁,共53頁，2024年2月25日，星期天二糖：麥芽糖：由兩分子葡萄糖單體脫水縮合形成蔗糖：由一分子葡萄糖和一分子果糖縮合形成乳糖：由一分子葡萄糖和一分子半乳糖縮合而成第13頁,共53頁，2024年2月25日，星期天多糖：淀粉第14頁,共53頁，2024年2月25日，星期天第15頁,共53頁，2024年2月25日，星期天3、蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)是決定生物體結(jié)構(gòu)和功能的重要成分。蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸，蛋白質(zhì)就是由多個氨基酸單體連結(jié)而成的多聚體。人體有成千上萬種蛋白質(zhì)，每一種蛋白質(zhì)都有特定的三維空間結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能。第16頁,共53頁，2024年2月25日，星期天3.1蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能：

1、蛋白質(zhì)是生物體的重要組分

2、生物催化劑------酶的作用

3、生物膜的功能

4、免疫作用

5、運載工具

6、遺傳信息的傳遞與表達

7、調(diào)節(jié)新陳代謝（激素）第17頁,共53頁，2024年2月25日，星期天3.2蛋白質(zhì)的組成單位——氨基酸：

天然氨基酸有20種。其分子結(jié)構(gòu)通式如圖。

R基團不同，組成的氨基酸就不同。第18頁,共53頁，2024年2月25日，星期天20種氨基酸：甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、纈氨酸(Val)、亮氨酸(Leu)、異亮氨酸(Ile)、甲硫氨酸(Met)、苯丙氨酸(Phe)、色氨酸(Trp)、脯氨酸(Pro)、絲氨酸(Ser)、蘇氨酸(Thr)、半胱氨酸(Cys)、酪氨酸(Tyr)、天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、天冬酰胺(Asn)、谷氨酰胺Gln、賴氨酸(Lys)、精氨酸(Arg)、組氨酸(His)第19頁,共53頁，2024年2月25日，星期天20種氨基酸中有8種人體不能合成，必須從外界攝取，稱為必需氨基酸。

8種必需氨基酸為：

蘇氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、賴氨酸、蛋氨酸

第20頁,共53頁，2024年2月25日，星期天3.3蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)——多肽鏈：蛋白質(zhì)是由多個氨基酸通過肽鍵連結(jié)而成長鏈大分子——多肽鏈。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可分為一級結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)（二~四級結(jié)構(gòu)）。第21頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)：氨基酸的組成、連鍵、數(shù)量和排列順序。第22頁,共53頁，2024年2月25日，星期天第23頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)：α螺旋結(jié)構(gòu)第24頁,共53頁，2024年2月25日，星期天β折疊結(jié)構(gòu)第25頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

蛋白質(zhì)的三、四級結(jié)構(gòu)：亞基第26頁,共53頁，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)的各級結(jié)構(gòu)示意圖第27頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

蛋白質(zhì)的三維空間結(jié)構(gòu)（構(gòu)象）和形態(tài)對于蛋白質(zhì)的功能起決定性的作用。蛋白質(zhì)變性（構(gòu)象發(fā)生變化）使得其特定的功能便立即喪失。第28頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

4、核酸

核酸是生物體內(nèi)最重要的生物大分子，任何生物體，甚至無細胞結(jié)構(gòu)的病毒和噬菌體都無一例外地含有核酸。核酸在生物的個體發(fā)育、生長繁殖、遺傳變異等生命過程中起著極為重要的作用。第29頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

根據(jù)核酸的化學(xué)組成和生物學(xué)功能，將核酸分為兩類：

核糖核酸（ribonucleicacidRNA）脫氧核糖核酸（deoxyribonucleicacidDNA）

DNA：遺傳信息的貯存者，控制生物的遺傳性狀；

RNA：遺傳信息的傳遞者，DNA

RNA

蛋白質(zhì)；

蛋白質(zhì)：遺傳信息的表達者，表現(xiàn)生物的形態(tài)特征和代謝類型——遺傳性狀；第30頁,共53頁，2024年2月25日，星期天4.1核酸的化學(xué)組成

核酸是許多核苷酸聚合而成的生物大分子，故也稱為多聚核苷酸(polynucleotide)。核苷酸又可分解為磷酸、戊糖和堿基：

核酸n核苷酸

n核苷+n磷酸

n堿基

n戊糖

嘌呤，嘧啶核糖，脫氧核糖第31頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

DNA：脫氧核糖磷酸A、G、C、TRNA：核糖磷酸A、G、C、U嘌呤鳥嘌呤腺嘌呤第32頁,共53頁，2024年2月25日，星期天嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶尿嘧啶第33頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

核苷核苷酸第34頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

4.2核酸的一級結(jié)構(gòu)

核酸是是由許多核苷酸通過3，5—磷酸二酯鍵連結(jié)而成的長鏈生物大分子（多聚核苷酸鏈）。一級結(jié)構(gòu)中重要的是核苷酸的組成（數(shù)量）和其排列順序（堿基序列）。不同的DNA有不同的堿基組成和排列順序，這是構(gòu)成DNA作為遺傳物質(zhì)的關(guān)鍵因素。第35頁,共53頁，2024年2月25日，星期天第36頁,共53頁，2024年2月25日，星期天DNA的二級結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)模型第37頁,共53頁，2024年2月25日，星期天DNA兩條鏈間堿基形成氫鍵時有嚴格配對規(guī)律——堿基互補：A=T；G三C；第38頁,共53頁，2024年2月25日，星期天第39頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

根據(jù)堿基互補原則，當(dāng)一條DNA鏈的堿基順序確定之后，就可以推知另一條鏈（互補鏈）的堿基順序。堿基互補原則具有重要的生物學(xué)意義，DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄、反轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)生物合成等的分子基礎(chǔ)都是堿基互補。第40頁,共53頁，2024年2月25日，星期天RNA的結(jié)構(gòu)與功能：

mRNA——信使RNArRNA——核糖體RNAtRNA——轉(zhuǎn)運RNA第41頁,共53頁，2024年2月25日，星期天mRNA（messengerRNA）

單鏈線狀分子。

mRNA是蛋白質(zhì)生物合成的模板，它攜帶著從DNA分子中抄錄而來的指令多肽鏈中Aa排列順序的信息，是遺傳信息的傳遞者，故稱之為信使RNA。

每一種蛋白質(zhì)都是由一種特定的mRNA編碼，故細胞內(nèi)mRNA種類很多，但每一種mRNA的數(shù)量卻很少。第42頁,共53頁，2024年2月25日，星期天rRNA（ribosomalRNA）

呈單鏈存在，單鏈自身回折時按A-T，G-C的base配對原則形成部分螺旋區(qū)（或“發(fā)夾”結(jié)構(gòu)）。

rRNA是核糖體的主要組分。核糖體中有60%是rRNA，其余40%是蛋白質(zhì)。因此rRNA的生物學(xué)功能就是通過參與核糖體的組成為蛋白質(zhì)的生物合成提供場所。第43頁,共53頁，2024年2月25日，星期天tRNA（trassferRNA）

tRNA的二級結(jié)構(gòu)呈三葉草形；

tRNA的功能是在蛋白質(zhì)生物合成中起轉(zhuǎn)運Aa的作用。第44頁,共53頁，2024年2月25日，星期天第45頁,共53頁，2024年2月25日，星期天第46頁,共53頁，2024年2月25日，星期天4