生命与化学公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

第第11章章生命与化学生命与化学生命与化学生命与化学第1页第1页11.1 构成生命基本物质 1.蛋白质蛋白质含氮有机高分子化合物含氮有机高分子化合物 有机界蛋白质种类数目为：有机界蛋白质种类数目为：10101012 而所有物种蛋白质大约由而所有物种蛋白质大约由20种氨基酸构成种氨基酸构成（1）氨基酸）氨基酸 但凡分子结构中含有氨基（但凡分子结构中含有氨基（NH2）和羧基）和羧基 COOH）有机化合物都叫做氨基酸）有机化合物都叫做氨基酸。构成蛋白质主要元素：构成蛋白质主要元素：C、H、O、N 另外：另外：S、P、Fe、Cu、Zn 从化学结构上讲，从化学结构上讲，蛋白质蛋白质氨基酸聚合物氨基酸聚合物第2页第2页氨基酸结构特点氨基酸结构特点氨基酸又称为：氨基酸又称为：氨基酸氨基酸，其结构通式下列：其结构通式下列：H R CCOOH NH2 H H CCOOH NH2 甘氨酸甘氨酸 R=H第3页第3页构成蛋白质20种常见氨基酸第4页第4页第5页第5页味精味精谷氨酸钠谷氨酸钠HOOCCH2CH2CHCOOH NH2NaOHHClHOOCCH2CH2CHCOONa NH2NaOHHClNaOOCCH2CH2CHCOONa NH2(1)(2)HOOCCH2CH2CHCOONa NH21550C-H2O O=COONa N第6页第6页（2）肽键和蛋白质）肽键和蛋白质肽键肽键 一个氨基酸氨基与另一个氨基酸羧基发生一个氨基酸氨基与另一个氨基酸羧基发生 缩合反应，失去一分子水而生成酰胺键。缩合反应，失去一分子水而生成酰胺键。肽链肽链由肽键构成长链由肽键构成长链肽肽氨基酸由肽键连接而成化合物氨基酸由肽键连接而成化合物例：例：H O HN CCOH +H R H O HN CCOH H R H O H O HN CCNCCOH +H2O H R H R肽键（酰胺键）肽键（酰胺键）氨基酸残基氨基酸残基氨基酸残基氨基酸残基第7页第7页蛋白质一级结构蛋白质一级结构 一级结构一级结构肽链中氨基酸连接顺序，是蛋白质基本结构。肽链中氨基酸连接顺序，是蛋白质基本结构。第8页第8页多多肽链含有方向性，含有方向性，头端端为氨基端氨基端（N N端），尾端端），尾端为羧基端基端（C C端）端）。凡氨基酸残基数目在凡氨基酸残基数目在5050个以上，且含有特定空个以上，且含有特定空间结构构肽称蛋白称蛋白质；凡氨基酸残基数目在凡氨基酸残基数目在5050个下列，且无特定空个下列，且无特定空间结构者称多构者称多肽。第9页第9页蛋白质二级结构和三级结构蛋白质二级结构和三级结构 蛋白蛋白质二二级结构构是指蛋白是指蛋白质多多肽链主主链原子局原子局部空部空间结构，但不包括与其它构，但不包括与其它肽段互相关系及段互相关系及侧链构象内容。构象内容。维系蛋白系蛋白质二二级结构主要化学构主要化学键是是氢键。第10页第10页第11页第11页蛋白蛋白质三三级结构构蛋白蛋白质三三级结构构 是指蛋白是指蛋白质分子所有原子空分子所有原子空间排布排布，也就是一条多也就是一条多肽链完整三完整三维结构。构。维系三系三级结构作用力主要是非共价构作用力主要是非共价键（次（次级键），如），如疏水疏水键、氢键、盐键、范氏引力、范氏引力等，但等，但也有共价也有共价键，如，如二硫二硫键等。等。胰胰岛素分子三素分子三级结构构第12页第12页第13页第13页（3）生物催化剂）生物催化剂酶酶1）催化剂简介）催化剂简介催化剂催化剂参与反应，且能明显改变反应速率，而本身在反应前后参与反应，且能明显改变反应速率，而本身在反应前后 数量和化学构成均不改变物质。数量和化学构成均不改变物质。催化剂特点：催化剂特点：（1 1）能催化能催化热力学上允力学上允许进行化学反行化学反应，而不能，而不能实现那些那些热力学上不力学上不能能进行反行反应；（2 2）能能缩短反短反应达到平衡所需达到平衡所需时间，而不能改，而不能改变平衡点；平衡点；（3 3）普通情况下，普通情况下，对可逆反可逆反应正反两个方向催化作用相同。正反两个方向催化作用相同。（4）催化剂含有选择性）催化剂含有选择性Al2O3 623-633KMgO-SiO2 673-732K H3PO4或或H2SO4 413KC2H4（乙烯）（乙烯）+H2OCH2=CHCH=CH2(丁二烯丁二烯)+H2O+H2(C2H5)2(乙醚乙醚)+H2O例：例：C2H5OHV2O5反应速率提升反应速率提升 1.6109例例 硫酸生产硫酸生产 2 SO2 +O2 2SO3第14页第14页2）酶与生物催化作用）酶与生物催化作用 生物体内化学反应特点：生物体内化学反应特点：a.反应速度快反应速度快 b.反应之间可较好配合反应之间可较好配合 c.反应在温和条件下进行反应在温和条件下进行 d.反应能按环境和身体需要加以调整反应能按环境和身体需要加以调整酶酶是一类由细胞产生，以蛋白质为主要成份，含有催化是一类由细胞产生，以蛋白质为主要成份，含有催化活性生物催化剂活性生物催化剂酶特点：酶特点：a.酶含有高效率催化活性，酶含有高效率催化活性，比普通催化剂高比普通催化剂高1071013例例 1 2 H2O2 2H2O+O2 1分子过氧化氢酶分子过氧化氢酶1分钟内能使分钟内能使500万个万个H2O2 分解。分解。例例2 C12H22O11(s)+12O2（g）12CO2 (g)+11H2O Ea=75.3kjmol-1Pt作催化剂作催化剂 Ea=49kjmol-1过氧化氢酶作催化剂过氧化氢酶作催化剂 Ea=8kjmol-1第15页第15页b .酶催化含有高度专一性酶催化含有高度专一性 某一个酶仅对某一类物质或某一个物质特定反应某一个酶仅对某一类物质或某一个物质特定反应起催化作用，生成一定产物。起催化作用，生成一定产物。“锁钥模型锁钥模型”第16页第16页第17页第17页酶分子可依据其化学组成不同，分为两类：结合酶：结合酶：部分酶除了蛋白质部分外，尚有部分是非蛋白质，非蛋白质部分称为辅酶部分酶除了蛋白质部分外，尚有部分是非蛋白质，非蛋白质部分称为辅酶如：金属离子如：金属离子 Co2+Fe3+Mg2+Zn2+等等 维生素构成小分子化合物维生素构成小分子化合物 B12辅酶辅酶第18页第18页2.2.核酸核酸核酸是存在于核酸是存在于细胞中一胞中一类大分子酸性物大分子酸性物质，包括核糖核酸（，包括核糖核酸（RNARNA）和脱氧核糖核）和脱氧核糖核酸（酸（DNADNA）两大）两大类。RNARNA和和DNADNA都是以都是以单核苷酸核苷酸为基本基本单位所位所构成多核苷酸构成多核苷酸长链。RNARNA主要参与主要参与遗传信息表示，而信息表示，而DNADNA则是是遗传信息信息载体。体。第19页第19页（1）核酸构成）核酸构成 核酸是一类多聚核苷酸，基本结构单元核酸是一类多聚核苷酸，基本结构单元核苷酸核苷酸 核苷核苷 碱基碱基核酸核酸 核苷酸核苷酸 戊糖戊糖 磷酸磷酸碱基：碱基：碱基碱基 嘌呤碱：腺嘌呤（嘌呤碱：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（）、鸟嘌呤（G）嘧啶碱：胞嘧啶（嘧啶碱：胞嘧啶（C）、尿嘧啶（）、尿嘧啶（U）、胸腺嘧啶（）、胸腺嘧啶（T）碱基分子结构为含氮杂环化合物碱基分子结构为含氮杂环化合物第20页第20页戊糖戊糖戊糖有两类：戊糖有两类：D核糖核糖 D-2-脱氧核糖脱氧核糖戊糖结构为呋喃型环状结构：戊糖结构为呋喃型环状结构：依据戊糖种类不同，核酸分为两类：核糖核酸（RNA）含核糖 脱氧核糖核酸（DNA）含脱氧核糖第21页第21页 核苷酸结构核苷酸结构碱基碱基戊糖戊糖磷酸（能够在磷酸（能够在5位或位或3位）位）第22页第22页第23页第23页（2）DNA结构结构1）DNA一级结构一级结构核苷酸构成和排列顺序核苷酸构成和排列顺序该结构片断可表示为：该结构片断可表示为：PTPAPGPC 第24页第24页2）DNA二级结构二级结构第25页第25页第26页第26页（3）DNA复制与遗传1）DNA复制方式半保留复制第27页第27页第28页第28页第29页第29页2）分子生物学中心法则）分子生物学中心法则DNA分子以本身为模板拷贝自己分子以本身为模板拷贝自己复制复制DNARNA转录转录RNA 蛋白质蛋白质翻译翻译第30页第30页11.2 DNA重组与基因工程1.基因工程简介基因工程简介基因工程基因工程 DNA重组技术，另外包括其它可使生物基因组结构得以重组技术，另外包括其它可使生物基因组结构得以 改造技术。改造技术。例例 生物固氮生物固氮生物体将分子态氮还原为氨过程。生物体将分子态氮还原为氨过程。DNA重组技术将不同DNA片断（基因），按人们设计方案在体外 进行切割、拼接、重新组合，然后经过载体将重组 DNA分子引入受体细胞，使重组DNA在受体细胞中得以 复制与表示，使受体细胞取得新遗传特性。基因基因 含有遗传效应含有遗传效应DNA分子片断。分子片断。一个基因通常有一个基因通常有 10005000个碱基对，一个个碱基对，一个DNA分子含有上万个基因。分子含有上万个基因。人类只有一个基因组，大约有人类只有一个基因组，大约有3.4万万3.5万个基因，万个基因，30亿个碱基对。亿个碱基对。第31页第31页2.人类基因组计划人类基因组计划1985年，美国科学家率先提出设置人类基因组计划。1990年，正式启动该计划，主要由美、日、法、英、德等国科学家共同参与，投资30 亿美元。6月，人类基因组工作草图绘制完毕。年2月15日，人类基因组工作图正式版在自然公布 204月14日，人类基因组序列图绘制完毕。第32页第32页