生命的物質(zhì)基礎元素和化合物(課堂PPT)

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