生命的化学组成.pptx

一、组成生物体的化学元素1、种类：常见的有20多种，不同生物的元素种类大体相同2、含量：不同生物的同种元素的含量不同，同种生物不同元素含量不同。常量元素：含义、种类微量元素：含义、种类3、最基本元素、基本元素、主要元素、大量元素、微量元素C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl最基本元素基本元素主要元素大量元素微量元素化学元素对生命活动的重要性（1）构成细胞糖 类：C、H、O脂 质：C、H、O(N.P)蛋白质：C、H、O、N(P.S)核 酸：C、H、O、N、P2）调节生物体的生命活动1、缺B：花而不实。2、缺Fe：缺铁性贫血。植物患黄叶病3、缺Mg：影响叶绿素的合成,使叶片失绿黄化。4、缺I：地方性甲状腺肿，俗称大脖子病。5、缺Zn：植物患小叶病；影响人体生长、发育。6、缺硒：易患白内障和近视7、缺钙：幼年患佝偻病，老年人患骨质疏松岩石圈的成分岩石圈的成分%人体的成分人体的成分%（鲜重）（鲜重）氧氧47氢氢63硅硅28氧氧25.5铝铝7.9碳碳9.5铁铁4.5氮氮1.4钙钙3.5钙钙0.31钠钠2.5磷磷0.22钾钾2.5氯氯0.03镁镁2.2锌锌0.06钛钛0.46硫硫0.05氢氢0.22钠钠0.03碳碳0.19镁镁0.01所有其它所有其它0.1所有其它所有其它0.1生物界与非生物界的关系1.统一性统一性2.差异性差异性生物小分子小分子大分子复合大分子单糖多糖糖蛋白氨基酸蛋白质糖脂核苷酸核酸脂蛋白脂类1水对生物体非常重要水占生物体的60-70%以上的重量地球上生命起源于水中，陆生生物体内细胞也生活在水环境中水的性质影响生命活动，如：溶解性质，酸碱度。2.2.氨基酸氨基酸氨基酸是同时氨基酸是同时具有具有氨基氨基和和羧基的羧基的小分子。小分子。参与蛋白合参与蛋白合成的共有成的共有2020种种天然氨基酸。天然氨基酸。(1)(1)碳原子；碳原子；(2)(2)具有具有 氨基和氨基和羧基是羧基是各种各种 氨基氨基 酸的共性；酸的共性；(3)(3)各种氨基酸的区别在各种氨基酸的区别在侧链基侧链基团团R R氨基酸的构型氨基酸的构型氨基酸的功能：氨基酸的功能：(1)(1)作为组建蛋白质的元件；作为组建蛋白质的元件；(2)(2)有的氨基酸或其衍生物具有的氨基酸或其衍生物具 有生物活性有生物活性(代谢调节、信号传递等代谢调节、信号传递等)。必需氨基酸必需氨基酸人体不能自己合成，必须从食物中获取的氨基酸。总共有人体不能自己合成，必须从食物中获取的氨基酸。总共有8种，分别是：种，分别是：缬氨酸缬氨酸(Val)蛋氨酸或甲硫氨酸蛋氨酸或甲硫氨酸(Met)苏氨酸苏氨酸(Thr)色氨酸色氨酸(Trp)赖氨酸赖氨酸(Lys)亮氨酸亮氨酸(Leu)异亮氨酸异亮氨酸(Ile)苯丙氨酸苯丙氨酸(Phe)3.3.单糖单糖多羟基醛多羟基醛或或多羟基酮多羟基酮称为糖。称为糖。以以葡葡萄萄糖糖为为例例，葡葡萄萄糖糖是是六六碳糖碳糖单糖的生物功能：单糖的生物功能：A A、作为多糖的组成元件；、作为多糖的组成元件；B B、作为燃料；、作为燃料；C C、组成寡糖参与细胞信号、组成寡糖参与细胞信号传递。传递。4.4.核苷酸核苷酸核苷酸分子由三个部分组成：核苷酸分子由三个部分组成：碱基：碱基：嘧啶、嘌呤嘧啶、嘌呤 五碳糖：五碳糖：核糖或脱氧核糖核糖或脱氧核糖 磷酸磷酸DNADNA分子的基本单位分子的基本单位:核苷酸核苷酸(1)(1)碱基碱基糖糖之间是之间是糖糖苷键苷键 (2)(2)糖糖磷酸磷酸之间是磷酸酯之间是磷酸酯键键 5.5.脂类脂类脂类是指生物体内不溶于水而溶于有机脂类是指生物体内不溶于水而溶于有机溶剂的各种小分子。溶剂的各种小分子。葡萄糖葡萄糖水溶性的水溶性的 油油 脂脂脂溶性的脂溶性的脂类种类很多，分子结构相差较大。脂类种类很多，分子结构相差较大。A A、油脂：甘油三酯油脂：甘油三酯 B B、磷脂和鞘脂磷脂和鞘脂 C C、固固 醇醇甘油三酯分子结构甘油三酯分子结构一些固醇类化合物可以一些固醇类化合物可以作为兴奋剂使用作为兴奋剂使用,但同时但同时也会对运动员带来损害也会对运动员带来损害.维生素维生素维生素的发现来源于医药实践和科学试验。维生素的发现来源于医药实践和科学试验。孙孙思思邈邈指指出出用用动动物物肝肝防防治治夜夜盲盲症症，用用谷谷皮皮汤汤防防治治脚脚气气病。病。18861886年年，荷荷兰兰医医生生艾艾克克曼曼研研究究亚亚洲洲流流行行的的脚脚气气病病，企企图找到病菌，但未成功。图找到病菌，但未成功。18901890年年发发现现，在在他他的的试试验验鸡鸡群群中中爆爆发发的的多多发发性性神神经经炎炎与脚气病极为相似。与脚气病极为相似。18971897年年，终终于于证证明明该该病病是是由由于于用用白白米米喂喂养养而而引引起起的的，将将丢丢弃弃的的米米糠糠放放回回饲饲料料中中就就可可治治愈愈。因因此此认认为为米米糠糠中中含含有一种保护因子。有一种保护因子。后后来来，格格赖赖思思证证明明米米糠糠中中含含有有一一种种营营养养因因素素，并并首首先先提出营养缺乏症的概念。提出营养缺乏症的概念。日日本本海海军军于于1878-18821878-1882年年爆爆发发脚脚气气病病，用用大大麦麦代代替替精精米米后，脚气病得到控制。后，脚气病得到控制。19061906年年，证证明明正正常常膳膳食食中中除除蛋蛋白白质质、脂脂肪肪、糖糖类类和和矿矿质外，还有必需的食物辅助因子质外，还有必需的食物辅助因子维生素。维生素。维生素维生素A A：转化视黄醇，在视觉中起作用。：转化视黄醇，在视觉中起作用。缺乏缺乏夜盲症。胡萝卜、鱼肝中含量丰富。夜盲症。胡萝卜、鱼肝中含量丰富。不能过多使用，易造成厌食、过度兴奋、不能过多使用，易造成厌食、过度兴奋、肢端动作受限、头发稀疏、皮肤瘙痒。肢端动作受限、头发稀疏、皮肤瘙痒。维生素维生素B B：合成叶酸（构成酶的成分）。脚：合成叶酸（构成酶的成分）。脚气病气病 维生素维生素C C：抗坏血酸。坏血病，表现为毛细：抗坏血酸。坏血病，表现为毛细血管脆弱、皮肤出现小血斑、牙龈发炎出血管脆弱、皮肤出现小血斑、牙龈发炎出血、牙齿松动。具较强的还原能力，在体血、牙齿松动。具较强的还原能力，在体内起抗氧化和消除自由基的作用。内起抗氧化和消除自由基的作用。维生素维生素D D：促进骨骼对钙的吸收和沉积。：促进骨骼对钙的吸收和沉积。佝偻病和成人骨质软化症。人体皮肤含佝偻病和成人骨质软化症。人体皮肤含有维生素有维生素D D原，经紫外线照射激活为维原，经紫外线照射激活为维生素生素D D。鸡蛋、猪肝。鸡蛋、猪肝。维生素维生素E E：具有较强的还原能力，抗氧：具有较强的还原能力，抗氧化及消除自由基。抗衰老用于美容。化及消除自由基。抗衰老用于美容。维生素维生素K K：参加凝血过程，血凝维生素。：参加凝血过程，血凝维生素。肠道中的大肠杆菌和乳酸菌合成肠道中的大肠杆菌和乳酸菌合成 第三节第三节生物大分子生物大分子一一生物大分子的碳链骨架生物大分子的碳链骨架二二贮存遗传信息的大分子贮存遗传信息的大分子核酸核酸三三体现生命活动的大分子体现生命活动的大分子蛋白蛋白质质四四贮存能量的大分子贮存能量的大分子脂质脂质五五提供能量的大分子提供能量的大分子糖类糖类常见的生物大分子包括：蛋白质、核酸、脂质、糖类。一、生物大分子以碳链为骨架一、生物大分子以碳链为骨架生物大分子：生物大分子：指的是作为生物体内主要活性成分的各种分子量达到上万或更多的有机分子。（一）、生物小分子和生物大分子的关系（一）、生物小分子和生物大分子的关系 小分子小分子 大分子大分子 单糖多糖氨基酸蛋白质核苷酸核酸（由小分子到大分子）单体多聚体多聚体（二）、单体与多聚体的关系（二）、单体与多聚体的关系脱水缩合脱水缩合单体多聚体多聚体水解水解CHCOOHR1CHNCOOHR2NH2COHHOHCHR1NH2OHCOH2OCHCOOHR2HNH（三）碳链骨架（三）碳链骨架碳原子之间也可形成共价键，可以单键、双碳原子之间也可形成共价键，可以单键、双键或三键的方式相结合，形成不同长度的直链状、键或三键的方式相结合，形成不同长度的直链状、支链状或环状结构，这些结构称为有机化合物的支链状或环状结构，这些结构称为有机化合物的碳链骨架。碳链骨架。例如：蛋白质分子的肽链是以氨基酸为基本单元例如：蛋白质分子的肽链是以氨基酸为基本单元的碳骨架构成的（见下图）。的碳骨架构成的（见下图）。碳链碳链体现生命活动的大分子体现生命活动的大分子 蛋白质蛋白质（3）肉蛋类食品）肉蛋类食品（1）大豆制品）大豆制品（2）奶类制品）奶类制品三三体现生命活动的大分子体现生命活动的大分子蛋白质蛋白质1.蛋白质主要由蛋白质主要由C、H、O、N4种化学元种化学元素组成，很多还含有素组成，很多还含有S、P等元素。等元素。2.含量：占细胞干重的含量：占细胞干重的50%，是细胞中，是细胞中含量最多的含氮化合物含量最多的含氮化合物 蛋白质可以蛋白质可以被人体直接吸被人体直接吸收利用吗？收利用吗？蛋白质必需经过消化成蛋白质必需经过消化成氨氨基酸基酸才能被人体吸收和利用。才能被人体吸收和利用。氨基酸氨基酸是组成蛋白质的是组成蛋白质的基本单位。基本单位。一个蛋白质分子可由一条链或一个蛋白质分子可由一条链或多条链构成，这些肽链不是呈多条链构成，这些肽链不是呈直线，也不在一个平面上，而直线，也不在一个平面上，而是形成非常复杂的空间结构是形成非常复杂的空间结构具有一定空间结构的多肽具有一定空间结构的多肽就是蛋白质就是蛋白质（）、（）、蛋白质的形成蛋白质的形成：n n个个氨氨基基酸酸脱水缩合脱水缩合肽肽链链1或几条或几条折叠、盘曲折叠、盘曲蛋蛋白白质质从氨基酸到蛋白质从氨基酸到蛋白质下面是日常生活中的一些实例下面是日常生活中的一些实例,你知道为什么吗你知道为什么吗?(3)含丰富蛋白质的食物最好煮熟后再食用。含丰富蛋白质的食物最好煮熟后再食用。(2)加酶的洗衣粉不宜用开水溶解。加酶的洗衣粉不宜用开水溶解。(1)沾有血渍、牛奶的衣服不易用热水洗净。沾有血渍、牛奶的衣服不易用热水洗净。血渍、牛奶的主要成分是蛋白质，一般温度下，蛋白血渍、牛奶的主要成分是蛋白质，一般温度下，蛋白质能以胶体的形态溶解于水中，一旦受热，它就会凝固起来，质能以胶体的形态溶解于水中，一旦受热，它就会凝固起来，不易溶解于水。不易溶解于水。绝大多数酶为蛋白质成分，蛋白质在高温时会变性，失绝大多数酶为蛋白质成分，蛋白质在高温时会变性，失去蛋白酶的功能。去蛋白酶的功能。加热以后，具备一定空间结构的螺旋形蛋白质分子链会加热以后，具备一定空间结构的螺旋形蛋白质分子链会松开，这是蛋白质的变性，蛋白质在变性后更加容易消化和松开，这是蛋白质的变性，蛋白质在变性后更加容易消化和吸收。吸收。、蛋白质的种类及主要功能、蛋白质的种类及主要功能（1）结构蛋白：如肌球蛋白、肌动蛋白等）结构蛋白：如肌球蛋白、肌动蛋白等（2）催化）催化蛋白蛋白：如绝大多数酶：如绝大多数酶（3）运输）运输蛋白蛋白：如血红蛋白、细胞膜上的载体：如血红蛋白、细胞膜上的载体（4）调节蛋白：如蛋白质类激素（胰岛素和生）调节蛋白：如蛋白质类激素（胰岛素和生长激素等）长激素等）（5）免疫）免疫蛋白蛋白：如抗体、干扰素：如抗体、干扰素二二贮存遗传信息的大分子贮存遗传信息的大分子核核酸酸1869年发现，分为年发现，分为DNA（脱氧核糖核酸）和（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸），是遗传信息的载体。（核糖核酸），是遗传信息的载体。（一）核酸（一）核酸1.组成元素：组成元素：C、H、O、N、P脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（核糖核酸（RNA）3.分布：分布：DNA主要集中在细胞核内，主要集中在细胞核内，RNA主要分部细胞质中主要分部细胞质中2.分类：分类：（二）核酸的分子结构（二）核酸的分子结构一个核苷酸分子一个核苷酸分子一一端端的的核核苷苷酸酸，其其5 5C C没没有有进进入入磷磷酸酸二二酯酯键，称键，称 5 5 末端末端；另另一一端端的的核核苷苷酸酸，其其3 3C C没没有有进进入入磷磷酸酸二酯键，称二酯键，称 3 3 末端末端。(1)DNA(1)DNA双螺旋双螺旋A A、两两条条反反向向平平行行的的核核苷苷酸酸链链共共同同盘盘绕绕形形成成双双螺螺旋旋，糖糖磷磷酸酸糖糖构构成成螺螺旋旋主主链链;B B、两条链的碱基都位于中间，碱基平面、两条链的碱基都位于中间，碱基平面与与螺旋轴螺旋轴垂直垂直;C C、两条链对应碱基呈配对关系、两条链对应碱基呈配对关系 A AT GCT GCD D、螺旋直径、螺旋直径 2nm2nm，螺距，螺距 3.4nm3.4nm，每一螺距中含每一螺距中含 10 bp10 bpDNA DNA 双螺旋可以看作是双螺旋可以看作是 DNA DNA 的的二级二级结构结构，DNA DNA 的的三级结构三级结构的形成需要蛋的形成需要蛋白质帮助。白质帮助。(2)RNA(2)RNA为单链为单链盘绕，局部形成盘绕，局部形成碱基配对。碱基配对。例如：转运例如：转运RNA(tRNA)RNA(tRNA)的的三叶草结构三叶草结构（三）核酸的功能（三）核酸的功能2.控制蛋白质的合成控制蛋白质的合成1.一切生物的遗传物质一切生物的遗传物质（二）生物催化剂（二）生物催化剂-酶酶1、酶的概念及化学本质、酶的概念及化学本质科技探索：科技探索：酶的化学本质是酶的化学本质是20世纪初酶学研究世纪初酶学研究和争论的中心问题。人们对酶的化学本质的认和争论的中心问题。人们对酶的化学本质的认识经历了将近一个世纪的时间。识经历了将近一个世纪的时间。1920年，德国科学家维尔斯塔特提出，酶既不是年，德国科学家维尔斯塔特提出，酶既不是蛋白质，也不是糖类，它是活性基因附着在无活蛋白质，也不是糖类，它是活性基因附着在无活性的蛋白质上的一种物质。性的蛋白质上的一种物质。1926年，萨姆纳年，萨姆纳 脲酶脲酶 脲酶是一种蛋白质。脲酶是一种蛋白质。1930年，诺索普年，诺索普 胃蛋白酶、胰蛋白酶等多种酶胃蛋白酶、胰蛋白酶等多种酶的结晶，并证明这些结晶都是蛋白质，这才推翻的结晶，并证明这些结晶都是蛋白质，这才推翻了维尔斯塔特的观点。了维尔斯塔特的观点。20世纪世纪80年代以来，美国科学家切赫和奥特曼发年代以来，美国科学家切赫和奥特曼发现，少数的现，少数的RNA也具有生催化作用物。也具有生催化作用物。酶酶-是指是指活细胞活细胞产生的一类产生的一类具有具有生物催化作用生物催化作用的有机物。绝大的有机物。绝大多数酶的多数酶的化学本质化学本质是是蛋白质蛋白质，少数，少数是是RNA。2、酶的功能及作用特点、酶的功能及作用特点（1）酶的功能）酶的功能-催化生化反应（催化作用）催化生化反应（催化作用）（2）酶的特点）酶的特点-高效性、专一性和反应条高效性、专一性和反应条件温和性件温和性酶的专一性：是指一种酶只能催化一酶的专一性：是指一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。种化合物或一类化合物的化学反应。比较过氧化氢酶和Fe3+催化效率（高效性）探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解作用-专一性蔗糖溶液蔗糖溶液淀粉酶溶液淀粉酶溶液60OC5min淀粉溶液淀粉溶液淀粉酶溶液淀粉酶溶液沸腾沸腾 1min1min斐林试剂斐林试剂斐林试剂斐林试剂砖红色砖红色沉淀沉淀3、酶的催化作用易受到外界因素的、酶的催化作用易受到外界因素的影响影响 低温抑制酶的活性，而不会使酶低温抑制酶的活性，而不会使酶失去活性；高温、过酸和过碱都会使失去活性；高温、过酸和过碱都会使酶空间结构遭破坏而失去活性酶空间结构遭破坏而失去活性四、提供能量的大分子四、提供能量的大分子糖类糖类1 1、糖类是由糖类是由C C、H H、O O 3 3种元素组种元素组成的。成的。2 2、糖类可分为、糖类可分为单糖、二糖、单糖、二糖、和和多糖多糖等。等。单糖单糖不能被水解的糖不能被水解的糖不能被水解的糖不能被水解的糖名称分子式分布主要功能葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖C6H12O6动、植物细胞细胞生命活动所需细胞生命活动所需要的主要能源物质要的主要能源物质果糖果糖果糖果糖植物细胞半乳糖半乳糖半乳糖半乳糖动物细胞核糖核糖核糖核糖C5H10O5动、植物细胞组成核酸的成分组成核酸的成分脱氧核糖脱氧核糖脱氧核糖脱氧核糖C5H10O4二糖二糖由两个分子单糖脱水缩合而成，能水解由两个分子单糖脱水缩合而成，能水解成两个单糖分子。成两个单糖分子。麦芽糖麦芽糖葡萄糖葡萄糖+葡萄糖葡萄糖（存在于植物细胞）蔗糖蔗糖葡萄糖葡萄糖+果糖果糖（存在于植物细胞）乳糖乳糖葡萄糖葡萄糖+半乳糖半乳糖（存在于动物细胞）多糖多糖能水解成多个单糖分子的糖能水解成多个单糖分子的糖淀粉、纤维素、糖原（分子式(C6H10O5)n）淀粉：存在于植物细胞，植物细胞中的储能物质纤维素：存在于植物细胞，植物细胞壁的基本组成物质糖原：存在于动物细胞，动物细胞中得储能物质糖类的水解糖类的水解淀淀 粉粉 n n葡萄糖葡萄糖糖糖 元元 n n葡萄糖葡萄糖纤维素纤维素 纤维二糖纤维二糖 葡萄糖葡萄糖水解水解水解水解水解水解水解水解糖尿病人的饮食受到严格限制，受限制的不仅是甜味食品，米饭和馒头等主食都需要定量摄取，为什么？米饭馒头的主要成分是淀粉，水解后可米饭馒头的主要成分是淀粉，水解后可得到葡萄糖得到葡萄糖糖的功能糖的功能1.1.糖类是生物维持生命活动的主要糖类是生物维持生命活动的主要能量来源。能量来源。2.2.糖类是生物体重要的结构物质糖类是生物体重要的结构物质纤维素是植物细胞壁的主要成分；核糖和脱氧核糖是构成核酸的成分。3.3.糖类和蛋白质等物质结合成复杂糖类和蛋白质等物质结合成复杂的化合物，参与细胞识别，细胞的化合物，参与细胞识别，细胞间物质运输和免疫功能的调节间物质运输和免疫功能的调节