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文檔簡介
1、1、佐原健二生命的物質(zhì)基礎,元素和化合物有機體的主要生物分子糖脂蛋白質(zhì)核酸,2,1生命的元素選擇,3,元素:具有相同原子電荷(即質(zhì)子數(shù))的同類原子被稱為總元素,目前共118個元素4,大量元素12種(c,h,o) 生命需要大約25種元素:碘缺乏病,甲狀腺腫,6,碘缺乏病,7,有害元素:環(huán)境污染,或食物攝入過量,有害元素稱為有害元素,有毒元素包括鈹,鋁,鎵,鎘,銦,銻,8,重金屬污染,鎘污染的扁豆,汞污染,水芹病患者,9,注意:強制性和鄭智薰強制性界限是相對的。首先,隨著診斷方法和檢測手段的發(fā)展和完善,今天認為不必要的因素可能會在明天被發(fā)現(xiàn)。第二,每個元素必須有適當?shù)臄z取量,即使是必需的元素在人體
2、內(nèi)也有適當?shù)臐舛确秶?,過?;虿蛔銓θ梭w健康不利。10、同位素和利用:同位素:質(zhì)子和電子的數(shù)量相同,但中子的數(shù)量不同的原子。例如:12C、14C;14N、15N;31P、32P;16O、18O。同位素示蹤:利用放射性同位素顯示特定原子體內(nèi)示蹤物的技術。11,2生物體的主要生物分子,蛋白質(zhì)核酸地質(zhì)無機鹽水,其他生物體的分子構(gòu)成也基本相同:特性:水是在極性分子水分子之間形成氫鍵液體水分子的凝聚力水,水是能比水的情況下緩解水溫度變化的卓越溶劑水離子化,(1)水是生物體的主要組成部分之一,是細胞內(nèi)不可缺少的渡邊杏物質(zhì)。細胞的含水量一般占整個細胞的70%。徐璐不同身體或同一身體不同器官的水分含量大不相同。
3、例如:人體骨骼22,肌肉76,大腦7084,肝臟70,皮膚72,心臟79,血液83。一般來說,水生生物和生命旺盛活動的細胞水分含量比較多。陸地生物和生命活動不活躍的細胞水分少。休眠種子,孢子水分含量低于10。細胞的水存在形式:與自由水結(jié)合的數(shù)量。體內(nèi)水的主要作用:自由水是好的溶劑自由水。物質(zhì)是運輸?shù)拿浇椤V苯芋w內(nèi)生物化學反應中通過調(diào)節(jié)體溫的作用和潤滑作用維持植物的固有姿勢,以16、(2)無機鹽類離子狀態(tài)存在;占細胞總數(shù)的1%或更少。細胞中主要負離子(Cl,PO4和HCO3)的作用:構(gòu)成有機體的緩沖系統(tǒng)。在細胞的能量代謝中起關鍵作用。是核苷酸、磷脂、磷蛋白和磷酸化糖的成分嗎?17,陽離子在細胞中
4、的作用:18,(3)生物大分子,生物大分子(biological macromolecule):作為體內(nèi)的主要活性成分,多種分子量達到數(shù)萬個以上的有機分子。碳水化合物、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸、19等的作用機理幾乎都是極極性組,使生物分子具有親水性,有助于大量水分子存在的細胞穩(wěn)定地存在。生物大分子的基本特性取決于連接到碳骨架的作用力。20,生物大分子的構(gòu)成規(guī)律:大體積體,生物單分子(單體),脫水合成,水解,水解,21,3碳水化合物,22,碳水化合物(carbohydrate),從化學角度來看,糖類是多羥基醛糖在生物界廣泛存在,是地球上數(shù)量最多的有機化合物。植物的干燥重量為8590,細菌的干燥重量為1
5、030,動物的干燥重量小于2。23,碳水化合物分類:單糖:不能再水解的糖。低聚糖:以26分子單糖脫水縮合的糖。多糖:由6分子以上的單糖脫水縮合的多糖體。,葡萄糖,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,6,1,4,麥芽糖,O-gliko seed,26,直鏈淀粉:直鏈淀粉:淀粉主要存在于植物的種子,根,塊莖和水果中,糖原:類似于支鏈淀粉,但更高的分枝,每4個葡萄糖殘留1個。結(jié)構(gòu)更加緊湊,更適合存儲功能。存在于動物體內(nèi)。纖維素:在自然界中分布最廣,內(nèi)容最多。不用樹枝或卷曲,長鏈徐璐平行地通過氫鍵連接起來。存在于細胞壁中,是木材的主要成分。29,果膠:廣泛分布在植物界的直線性高劑量體,是植物細胞壁
6、的成分之一。半纖維素:存在于植物細胞壁中,增加細胞壁強度。瓊脂:來自紅海的多糖混合物,如植物藻類。理解,糖的生物學功能,結(jié)構(gòu)成分主要能量物質(zhì)中代斯物質(zhì)信息分子解毒作用潤滑保護效果,31,4地質(zhì)化合物,32,脂質(zhì):脂肪,磷脂,類固醇和其他化合物的常用術語脂肪酸和酒精形成的酯及其衍生物。各種地質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)可能大不相同,但不溶于水,溶于非極性溶劑(碳和氫由非極性孔劉結(jié)合構(gòu)成)。地質(zhì)主要包括脂肪(甘油三酯/中性酯)、磷脂、類固醇、萜類和蠟。(1)脂肪(甘油三酯,甘油三酯):甘油和脂肪酸脫水合成;脂肪(動物-脂肪)和油(植物-油):脂肪:甘油三酯含有更多飽和脂肪酸,常溫下呈固體狀態(tài);油:甘油三酯含有很多
7、不飽和脂肪酸,常溫下是液體狀態(tài)。(2)磷脂(甘油磷酸酯)、人工膜-脂質(zhì)體、脂質(zhì)體是根據(jù)磷脂分子在水相中形成穩(wěn)定脂肪雙膜的趨勢制造的人工膜。直徑不等于251000nm類固醇也稱為類固醇,以環(huán)戊二烯德氫菲利普為基礎,不含脂肪酸,但不僅是脂肪,還是細胞膜的重要成分。(3)類固醇、類固醇、其中膽固醇等脂質(zhì)主要是細胞膜的重要成分,也是與動脈硬化有關的血液中脂蛋白復合物的成分。(4)其他幾種重要地質(zhì)必須攝取脂肪酸。維持生活活動所需的,不能在體內(nèi)合成的,合成速度太慢,不能滿足機體的要求,必須從外部攝入的脂肪酸。亞油酸、亞麻酸、DHA(22-碳六烯酸)蠟:動物蠟、植物蠟、理解、主要能量物質(zhì)是生物膜的主要成分,
8、某些生物大分子的一部分生物活性物質(zhì)是生物代謝生物表面的保護層,脂質(zhì)的主要生物學功能,41,5蛋白質(zhì),5.1氨基酸、肽鍵、主鏈、側(cè)鏈、N、C、氨基酸殘基、氨基酸二肽、寡肽:10個以下氨基酸趙寅成(小分子肽)多肽,(1010 1012種),(20種),5.3蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu),第一結(jié)構(gòu)第二結(jié)構(gòu)第三結(jié)構(gòu)第四階段結(jié)構(gòu),多肽鏈中氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序。結(jié)構(gòu):線性平面結(jié)構(gòu)主鍵:肽鍵輔助鍵(1)初級結(jié)構(gòu)(primary atructure),人類胰島素分子的初級結(jié)構(gòu),二硫化鍵,A,B,(2)次級結(jié)構(gòu)(secondary struture)主鍵:氫鍵類型:3種螺旋-折疊-螺旋、-helix、-Sheet、
9、平行-折疊、反向平行-折疊、-helix (triple helix)、膠原獨有的結(jié)構(gòu)。,53,(3)第三級結(jié)構(gòu),基于二維結(jié)構(gòu),整個單體蛋白質(zhì)分子或亞基可以根據(jù)r組的疏水性或親水性,創(chuàng)建接近球體的額外折疊、圓弧形層的特定三維空間結(jié)構(gòu)。主要化學鍵:疏水鍵、酯鍵、氫鍵、離子鍵、二硫化鍵等。結(jié)構(gòu)特征:親水表面和疏水核,第三結(jié)構(gòu)(subunit),松弛肽段,螺旋,-折疊,血紅蛋白的第三結(jié)構(gòu),56,(4)第三結(jié)構(gòu),6,(4)第三結(jié)構(gòu)不是所有蛋白質(zhì)都有四個階段的結(jié)構(gòu),二聚體、四聚體、血紅蛋白的四個階段的結(jié)構(gòu),DNA聚合酶的四個階段的結(jié)構(gòu)(六聚體),蛋白質(zhì)要以三個階段的結(jié)構(gòu)為基礎,表現(xiàn)出活動性。5.4蛋白質(zhì)
10、的變結(jié)構(gòu)和變性,結(jié)構(gòu):蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)變化(變形調(diào)節(jié)):通過蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化執(zhí)行調(diào)節(jié)功能的現(xiàn)象。變性:蛋白質(zhì)分子受某些理化因素影響,空間結(jié)構(gòu)(二次結(jié)合)被破壞,理化性質(zhì)發(fā)生變化,生物活性喪失的過程。復性:去除變性者后恢復蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的過程。61,5.5蛋白質(zhì)分類和功能,組成要素:簡單蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白(蛋白質(zhì)輔助)分類為分子形狀:纖維蛋白原球形蛋白,按生理功能:酶蛋白(催化)結(jié)構(gòu)蛋白(結(jié)構(gòu)支持)運輸?shù)鞍?運輸)運動蛋白(收縮運動)激素大部分酶是蛋白酶在常溫、大氣壓、中性pH的溫和條件下發(fā)揮高催化效率。63,為什么酶會加速反應?酶可以減少反應活化能,酶底物酶-底物復合酶產(chǎn)物,酶如何減少反應活化能?
11、特殊的三維空間結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)活性部位/活性中心適合結(jié)合1種氣質(zhì)分子,為什么酶能與氣質(zhì)特異性結(jié)合?酶具有特異性,影響酶活性的因素很多。溫度的影響,pH的影響,70,輔助因子的作用,轉(zhuǎn)酶,酶蛋白,輔助因子,輔酶(水溶性維生素,松散結(jié)合),輔助(無機離子,緊密結(jié)合),抑制劑的作用競爭力抑制劑(可逆)非競爭抑制劑(可逆)細胞自行調(diào)節(jié)其代謝,維持細胞穩(wěn)態(tài)的機制73,活化劑的作用:將酶從無活性轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚曰蛟黾用富钚缘奈镔|(zhì)。大部分是金屬離子,例如Mg2、k、Mn2等。小數(shù)是負離子,例如Cl等。許多有機化合物活性劑,如膽汁酸鹽,與酶分子氨基酸側(cè)鏈組相結(jié)合,穩(wěn)定酶分子催化組的空間結(jié)構(gòu)。氣質(zhì)或輔助因子與酶蛋白之間的橋
12、梁。輔助酶作為輔助因子的催化反應。,74,酶分類:氧化還原酶:氧化酶,過氧化物酶,脫氫酶:氨基水解酶:唾液淀粉酶,蛋白酶解酶:二羧酸酶,碳酸酐酶異構(gòu)酶:光學異構(gòu)酶,變異酶合成酶:葡萄糖,77,核苷酸名為:磷酸氫核苷酸1磷酸(脫酸)(NMP,dNMP)二磷酸(脫酸)(NDP,dNDP)核苷酸(酸)(NTP) E.Chargaff發(fā)現(xiàn)A=T,G=C 1953年2月,Watson和Crick 1951年11月富蘭克林拍攝的非常漂亮的DNA晶體x射線衍射照片1962年,Watson和Crick,Wilkins分享了諾貝爾生理醫(yī)學獎。(2)雙股反向平行右手螺旋磷酸和脫氧核糖有序排列的結(jié)構(gòu)特征。基本對(C
13、hargaff法則),位于內(nèi)部?;緦Γ徵爰фI:氫鍵at ta c g c,初級結(jié)構(gòu):4個核苷酸連接和排序順序;(3)DNA的空間結(jié)構(gòu),A-DNA,Z-DNA,B-DNA,高濕度(92%),二次結(jié)構(gòu):雙螺旋結(jié)構(gòu)包括各種結(jié)構(gòu):B- DNA A-DNA Z-、超螺旋結(jié)構(gòu)、DNA超螺旋結(jié)構(gòu)、線粒體、葉綠體、細菌、質(zhì)粒和某些病毒的DNA是閉合環(huán)DNA分子,多扭曲成扭曲狀的超螺旋結(jié)構(gòu);DNA超螺旋結(jié)構(gòu),真核細胞核的DNA纏繞在組蛋白上,形成核體,進一步折疊螺旋,形成染色質(zhì)/體。DNA分子的變性和復性:90,6.4 RNA由DNA分子轉(zhuǎn)錄,由多核苷酸單鏈構(gòu)成,形成局部雙鏈或雙鏈螺旋等空間結(jié)構(gòu)。RNA物種:信使RNA (messenger RNA,mRNA)運輸RNA(tRNA)核糖體RNA (ribosomal RNA,r RNA)微RNA,(1)mRNA占35,局部作為雙鏈的莖環(huán)結(jié)構(gòu),起到密碼子識別和相應氨基酸的運輸作用。(2)tRNA大約包含15,3維:反l形,平面:三葉草形,莖環(huán)結(jié)構(gòu)很多
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