生物化学基础ppt.ppt

生物化学基础 李绍军 生命的物质基础 n1、生物体的元素和分子组成 n2、生物大分子的结构与功能 n 组成生物体的元 素有2030种，其中 C、H、O、N、P、S 、Ca 7 种元素约占 生物体的99.3%。 1、生物体的元素和分子组成 不同的生物体， 其分子组成大体相 同，都是由蛋白质 、核酸、脂类、糖 、无机盐和水组成 ，其中水的比例最 大。 水母 95%99%； 昆虫 46% 92%； 植物 60%85%； 人体 65%72%; 生命诞生于原始海 洋中，水是生物体的 主要组成成分： 除水之外，组成生物体的干物质中，有机物质 占95%以上，无机物不足5%，因此有时将生物体 也称为有机体。 构成生物体的有机物种类热很多，但含量高且 重要的是蛋白质、核酸、脂类、糖类四类物质。 在组成生命的元素中，碳元素具有 特别重要的作用。 n 碳原子之间可以单键、双键或三键相 结合，形成不同长度的链状、分支状或环状 结构的碳骨架。现已发现的200多万种有机 化合物都是不同碳骨架的衍生物。 蛋白质、核酸、多糖和脂类是组成 生物体最重要的生物大分子。生物大分子是 由单体(monomer) 聚合成的多聚体 (polymer)。 2、糖类化合物 糖是自然界存在的一大类具有广谱化学 结构和生物功能的有机化合物。主要是由绿 色植物光合作用形成的。主要是由C、H、O 三种元素组成，分子通式可写为 Cn(H2O)n， 习惯称为碳水化合物（Carbhydrate）。 葡萄糖 C6H12O6；蔗糖 C12H22O11；乙酸 C2H4O2 糖类是植物体内非常重要的一类物质 ，其主要功能是： (1)是生物体内能量贮存物质，通过生 物氧化释放能量。 (2)是合成其他重要生命物质的原料。 (3)同时也是植物体的结构物质（如纤 维素、半纤维素、果胶等）。 糖 类 物 质 单糖：37碳糖。其中以己糖（葡萄糖、果糖） 和戊糖（核糖、脱氧核糖）最为重要。 寡糖：由26单糖连结而成，常见的是蔗糖 葡萄糖-果糖；麦芽糖葡萄糖-葡萄糖； 多糖：由多个单糖失水缩合而成，其中最主要的是 淀粉和纤维素。 淀粉（starch） 分直链淀粉 和支链淀粉两种： 单糖: 分子式相同而结构式不同的两种有机化合物称为同分异构体 二糖：二糖： 麦芽糖：由两分子葡萄糖单体脱水缩合形成 蔗糖：由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合形成 乳糖：由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合而成 多糖： 淀粉 3、蛋白质 蛋白质是决定生物体结构和功能的重 要成分。蛋白质的基本组成单位是氨基酸， 蛋白质就是由多个氨基酸单体连结而成的多 聚体。 人体有成千上万种蛋白质，每一种蛋 白质都有特定的三维空间结构和生物学功能 。 3.1 蛋白质的生物学功能： 1、蛋白质是生物体的重要组分 2、生物催化剂-酶的作用 3、生物膜的功能 4、免疫作用 5、运载工具 6、遗传信息的传递与表达 7、调节新陈代谢（激素） 3.2 蛋白质的组成单位氨基酸： n 天然氨基酸有 20种。其分子结构 通式如图。 n R基团不同， 组成的氨基酸就不同 。 20种氨基酸： 甘氨酸( Gly )、 丙氨酸( Ala )、 缬氨酸(Val)、 亮氨酸(Leu)、 异亮氨酸(Ile)、 甲硫氨酸(Met)、 苯丙氨酸(Phe)、 色氨酸(Trp)、 脯氨酸(Pro)、 丝氨酸(Ser)、 苏氨酸(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、 赖氨酸(Lys)、 精氨酸(Arg)、 组氨酸(His) n 20种氨基酸中有8种人体不能合成 ，必须从外界摄取，称为必需氨基酸。 n 8种必需氨基酸为： n 苏氨酸、 缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、 n 苯丙氨酸、色氨酸、赖氨酸、蛋氨酸 3.3 蛋白质的结构 蛋白质多肽链： 蛋白质是由多个氨基酸通过肽键连 结而成长链大分子多肽链。 蛋白质的结构可分为一级结构和空 间结构（二 四级结构）。 蛋白质的一级结构： 氨基酸的组成、连键、数量和排列顺序。 蛋白质的二级结构： 螺螺 旋旋 结结 构构 折叠结构 蛋白质的三、四级结构： 亚基 蛋白质的各级结构示意图 蛋白质结构与功能的关系 蛋白质的三维空间结构（构象）和形态对于蛋白 质的功能起决定性的作用。蛋白质变性（构象发生 变化）使得其特定的功能便立即丧失。 4、核 酸 核酸是生物体内最重要的生物大分子，任 何生物体，甚至无细胞结构的病毒和噬菌 体都无一例外地含有核酸。核酸在生物的 个体发育、生长繁殖、遗传变异等生命过 程中起着极为重要的作用。 根据核酸的化学组成和生物学功能，将核 酸分为两类： 核糖核酸（ribonucleic acid RNA） 脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid DNA） DNA：遗传信息的贮存者，控制生物的遗传性状； RNA：遗传信息的传递者，DNARNA 蛋白质 ； 蛋白质：遗传信息的表达者，表现生物的形态特征 和代谢类型遗传性状； 4.1 核酸的化学组成 核酸是许多核苷酸聚合而成的生物大分 子，故也称为多聚核苷酸(polynucleotide) 。核苷酸又可分解为磷酸、戊糖和碱基： 核酸 n核苷酸 n核苷+n磷酸 n碱基 n戊糖 嘌呤，嘧啶 核糖，脱氧核糖 DNA： 脱氧核糖 磷酸 A、G、C、T RNA： 核 糖 磷酸 A、G、C、U 嘌呤 鸟嘌呤腺嘌呤 嘧啶 胞嘧啶 胸腺嘧啶尿嘧啶 核苷 核苷酸 4.2 核酸的一级结构 核酸是是由许多核苷酸通过3，5磷 酸二酯键连结而成的长链生物大分子（多聚 核苷酸链）。 一级结构中重要的是核苷酸的组成（ 数量）和其排列顺序（碱基序列）。不同的 DNA有不同的碱基组成和排列顺序，这是构 成DNA作为遗传物质的关键因素。 DNA的二级结构双螺旋结构模型 DNA两条链间碱基形成氢键时有严格配对规 律碱基互补：A =T；G 三 C； 根据碱基互补原 则，当一条DNA链的 碱基顺序确定之后， 就可以推知另一条链 （互补链）的碱基顺 序。碱基互补原则具 有重要的生物学意义 ，DNA复制、RNA转录 、反转录蛋白质生物 合成等的分子基础都 是碱基互补。 RNA的结构与功能： n mRNA 信使RNA n r RNA 核糖体RNA n t RNA 转运RNA mRNA（messenger RNA） 单链线状分子。 mRNA是蛋白质生物 合成的模板，它携带着从DNA分子中抄录而来 的指令多肽链中Aa排列顺序的信息，是遗传信 息的传递者，故称之为信使RNA。 n 每一种蛋白质都是由一种特定的mRNA编 码，故细胞内mRNA种类很多，但每一种mRNA的 数量却很少。 rRNA（ribosomal RNA） n 呈单链存在，单链自身回折时按A-T ，G-C的 base配对原则形成部分螺旋区（ 或“发夹”结构）。 n rRNA是核糖体的主要组分。核糖体 中有60%是rRNA，其余40%是蛋白质。 因此rRNA的生物学功能就是通过参与核糖 体的组成为蛋白质的生物合成提供场所。 tRNA（trassfer RNA） tRNA的二级结 构呈三叶草形； tRNA的功能是在 蛋白质生物合成 中起转运Aa的作 用。 4、脂类化合物 脂类分子含C、H、O三种元素，是一 类非极性化合物，不溶于水。 脂类物质可分为： 中性脂肪、磷脂、胆固醇类三类 脂肪：中性脂肪是由甘油和脂肪酸结合 而成的脂类，对动物称脂肪，对植物称油。 甘 油 脂 肪 酸