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生 命 的 化 学 基 础第 二 章 元 素 周 期 表 中 各 种 元 素 在 生 命 机 体 中 的 丰 度 2.1 原 子 和 分 子1、 生 命 中 的 元 素 目 前 已 知 的 化 学 元 素 有 115种 ， 其 中 天 然 元 素有 92种 ， 还 有 十 几 种 元 素 是 在 实 验 室 里 合 成 的 。 92种 天 然 元 素 中 已 有 81种 在 人 体 中 被 发 现 （ 除 He， Ne， Ar， K r， Xe， Fr， At， Ac，Pa， Tc)。 这 81种 元 素 按 其 在 人 体 所 占 质 量 的 比 例 是 否 大于 0.01%可 划 分 常 量 元 素 和 微 量 元 素 。 常 量 元 素 又 称 宏 量 元 素 ， 有 11种 。 它们 共 占 人 体 总 质 量 的 99.25%。 它 们是 ： O， C， H， N， Ca， P， S， K ，Na， Cl， Mg 微 量 元 素 14种 ， 它 们 是 ： （ Fe， F，Zn， Cu， V， Sn， Se， Mn， I， Mo，Cr， Co， Si， B)。 必 需 的 微 量 元 素在 生 物 体 内 的 作 用 很 大 。 如 碘 缺 乏 。 碘 缺 乏 症 甲 状 腺 肿 呆 小 症 应 该 注 意 ： 必 需 和 非 必 需 的 界 限 是 相 对 的 。 首先 ， 随 着 诊 断 方 法 和 检 测 手 段 的 进 步 和 完 善 ，今 天 认 为 是 非 必 需 的 元 素 可 能 明 天 会 被 发 现 是必 需 的 。 其 次 ， 有 一 个 摄 入 量 问 题 ， 即 使 是 必需 元 素 在 人 体 内 也 有 一 个 合 适 的 浓 度 范 围 ， 超过 或 不 足 都 不 利 于 人 体 健 康 。 由 于 环 境 污 染 或 从 食 物 中 摄 入 量 过 大 ， 时 间 过 长 ， 对人 体 健 康 有 害 的 元 素 称 为 有 害 元 素 或 有 毒 元 素 。 （ Bi，Sb， Be， Cd， Hg， Pb等 ） 。 韶 关 镉 污 染 水 是 生 物 体 的 主 要 组 成 成 分 之 一 。 一 般 占 体 重的 60%-90%。 存 在 方 式 ： 游 离 水 95 ； 结 合 水 5 。 随 着 细胞 的 衰 老 ， 细 胞 的 含 水 量 逐 渐 下 降 ， 活 细 胞 的含 水 量 不 低 于 75 。 没 有 水 就 没 有 生 命 ， 作 用 不 可 替 代 ， 水 的 特 有 属 性 ：(1)水 分 子 是 极 性 分 子 （ polar molecule） (2)水 分 子 间 可 形 成 氢 键 （ hydrogen bond） (3)水 分 子 水 能 够 电 离 。2、 水 -细 胞 中 不 可 缺 少 的 物 质 电 负 性 （ electrionegativity ） :一 个 原 子 拉 住 共 用 电 子 的 力 量 . 拉 住 电 子 的 力 量 越 大 ， 电 负 性 越 强 。 氧 的 电 负 性 比 氢 的 强 。 略 带 负 电 荷 的 一 端 （ O） 与 略 带 正 电 荷 的 一 端 （ H） 相 互 吸 引 ，形 成 一 个 较 弱 的 键 氢 键 （ hydrogen bond） 。 极 性 共 价 键 水 分 子 的 极 性 和 形 成 氢 键 的 能 力 使 其 具 有 高 度 反 应 性 。 水 是 极 好 的 溶 剂 。 液 态 水 分 子 具 有 内 聚 力 。 水 分 子 之 间 的 氢 键 使 水 能 缓 和 温 度 的 变 化 。 冰 比 水 轻 。 水 溶 液 中 的 离 子 水 的 作 用 是 ： 游 离 水 是 良 好 的 溶 剂 游 离 水 是 物 质 运 输 的 介 质 直 接 参 加 体 内 的 生 化 反 应 具 有 调 节 体 温 的 作 用 保 持 植 物 固 有 姿 态 也 起 着 重 要 作 用 2.2 糖关 于 糖 类 ，你 知 道 哪 些 ? 六 、 作 用二 、 分 类三 、 单 糖一 、 概 述四 、 双 塘五 、 多 糖 糖 类 （ carbohydrates） 是 一 大 类 化 合 物 ， 元 素 组 成 C、 H、 O，既 有 最 简 单 的 糖 ， 也 有 很 大 的 多 糖 （ polysaccharide） 。 多 糖即 由 糖 的 单 体 （ 单 糖 monosaccharide） 聚 合 而 成 的 长 链 。 它 的通 式 为 Cn(H2O)m。 但 是 符 合 通 式 却 不 一 定 是 糖 类 。如 ， 甲 醛 CH2O不 是 糖 鼠 李 糖 C6H12O5是 糖 。现 在 所 说 的 糖 是 指 多 羟 基 醛 和 多 羟 基 酮 以 及 它 们 的 缩 聚 产 物 和衍 生 物 。存 在 方 式 ： 广 泛 存 在 于 自 然 界 中 ， 是 分 布 最 广 的 一 类 天 然 产 物 一 、 概 述 二 、 分 类（ 根 据 其 能 否 被 水 解 、 分 子 的 大 小 ）单 糖 ： 最 简 单 的 糖 ， 不 能 再 水 解 的 糖 。 如 ： 葡 萄 糖 ， 果 糖寡 糖 ： 水 解 能 生 成 210个 单 糖 分 子 的 糖 ； 如 蔗 糖 、 麦 芽 糖 （ 双 糖 ） 多 糖 ： 能 水 解 成 多 个 分 子 的 单 糖 。 如 ： 淀 粉 ， 纤 维 素 三 、 单 糖 (Monosaccharides)葡 萄 糖 （ glucose） 和 果 糖 （ fructose） 是 最 常 见 的 单 糖 。二 者 的 分 子 式 皆 为 C6H12O6。结 构 式 分 别 为 ： O CH2OH HHO OHH CH2OH OHH + Ag+(NH3)OH- + Ag H OH COOH HHO OHH CH2OH OHH CHO H OH HO H H OH H OH CH2OH CHO CH OH C C O H C H OH H OH CH2OH CHO HHO OHH OHH H OH CH2OH 1、 可 看 出 单 糖 分 子 的 两 个 特 点 ： (1)有 许 多 羟 基 所 以 单 糖 属 于 醇类 ； ； (2)有 羰 基 ， 羰 基 在 分 子 一 端 的 为醛 基 （ 葡 萄 糖 ） ， 在 分 子 中 间 的 ，成 为 酮 基 （ 果 糖 ） ， 所 以 单 糖 按 功能 基 可 分 为 醛 糖 和 酮 糖 。2、 二 者 是 同 分 异 构 体 ， 其 区 别 仅 在于 原 子 的 排 列 不 同 ， 即 在 于 羰 基 的位 置 不 同 。3、 都 是 由 6个 碳 原 子 组 成 ， 是 己 糖 。醛 糖 酮 糖 CCHOHCC OHHC HOHHOHHOH2C OH123456 CHOCH2OHH OH HOHHOH H OH 1 23 4 5 6 CH OH OH HOHHOH CH2OH H 1 23 4 5 6 H O COH OH HOHHOH CH2OH H 1 23 4 5 6 OH H *COH OH HOHHOH CH2OH H 1 23 4 5 6 H OH* -D-(+)-Glucopyranose(-D-(+)-吡喃(型)葡萄糖) -D-(+)-Glucopyranose(-D-(+)-吡喃(型)葡萄糖)Open-chain form of D-glucose (开链型D-葡萄糖） 葡 萄 糖 的 某 些 物 理 化 学 性 质 却 不 能 用 其 线 状 结 构 来 解 释 。如 ， 糖 有 变 旋 光 现 象 ， 即 旋 光 度 发 生 变 化 。 这 用 葡 萄 糖 的 线 状 直链 结 构 是 无 法 解 释 的 。 说 明 葡 萄 糖 应 该 还 有 其 它 的 结 构 。 Haworth 提 出 一 种 环 状 结 构 。 即 单 糖 在 水 溶 液 中 还 会 形 成 环 ， 环 状 结 构 与线 状 结 构 互 相 转 变 ， 达 成 平 衡 。单 糖 的 环 状 结 构 (了 解 ） Haworth结 构 式 成功 的 解 释了 以 上 问题 。 常 见 的 单 糖 还 有 以 下 几 种 ： 即 含 有 3， 4， 5， 7个 碳 原 子组 成 的 （ 按 碳 原 子 数 目 分 ） ， 尤 其 是 5个 碳 原 子 的 戊 糖 ，是 组 成 核 酸 的 成 分 。 CHO CHOH CHOH CH2OH O CH CHOH CH2OH CH2OH C CHOH O CH2OH CH2OH C O CHOH CHOH CH2OH An aldose (甘油醛醣) A ketose (丁酮糖）aldotetrose(丁醛糖） ketopentose(戊酮糖） CHO CHOH CHOH CHOH CH2OH Aldopentose (戊醛糖） CHO CHOH CHOH CHOH CHOH CH2OH CH2OH C O CHOH CHOH CHOH CH2OH (己酮糖) (己醛糖) ketohexose Aldohexose OH OH H OHH OH CH2OH H H OH 干HCl+ CH3OH OH OH H OHH OH CH2OH H H OCH3 (-D-(+)-葡萄糖甲苷) (-D-(+)-葡萄糖甲苷) OH OH H OHH OH CH2OH H OH H 干HCl+ CH3OH OH OH H OHH OH CH2OH H OCH3 H C OH OH H OHH OH CH2OH H 1 23 4 5 6 H O C OH H OHH OH CH2OH H 1 23 4 5 6 HO H OH OH H OHH CH2OH H H OH 干HCl+ CH3OH OH OH H OHH OH CH2OH H H OCH3 (-D-(+)-葡萄糖甲苷) (-D-(+)-葡萄糖甲苷) OH OH H OHH CH2OH H OH H 干HCl+ CH3OH OH OH H OHH OH CH2OH H OCH3 H H2O四 、 双 糖 (Disaccharides)双 糖 ： 由 两 分 子 单 糖 失 水 而 生 成 的 化 合 物 （ 一 分 子 的 半 缩 醛 羟 基 与 另一 分 子 单 糖 中 羟 基 脱 水 而 形 成 糖 苷 ） 。 如 ： 麦 芽 糖葡 萄 糖葡 萄 糖 -1， 4糖 苷 键 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 五 、 多 糖 (Trisaccharides)多 糖 是 由 成 百 上 千 个 单 糖 通 过 脱 水 合 成 而 形 成 的 多 聚 体 。 这 些 天然 高 分 子 化 合 物 ， 都 是 葡 萄 糖 通 过 糖 苷 键 相 连 而 成 的 多 聚 体 。多 糖 分 为 两 类 ： 一 类 是 营 养 储 备 多 糖 ， 如 ： 淀 粉 和 糖 原 ； 另 一 类 是 结 构 多 糖 ， 如 纤 维 素 和 几 丁 质最 重 要 的 有 3种 ： 淀 粉 、 糖 原 和 纤 维 素 。 1、 淀 粉 (starch)淀 粉 储 存 于 植 物 根 和 其 他 部 分 中 ，性 质 ： 淀 粉 +碘 蓝 色 反 应 ； 淀 粉 水 解 最 终 生 成 葡 萄 糖 ， 水 解 程 度 可 用 碘 加 以 检 测 ： 淀 粉 糊 精 麦 芽 糖 葡 萄 糖 蓝 蓝 紫 红 色 无 色 无 色应 用 ： 淀 粉 水 解 时 加 入 碘 ， 可 判 断 水 解 反 应 的 程 度 。 深 蓝 紫 色 红 色 无 色 C OH H OHH OH CH2OH H H O CH OH H OHH OH CH2OH H OH HO n n 1000 a-1,4糖苷键 淀 粉 支 链 淀 粉 （ -1， 4糖 苷 键 和 -1， 6糖 苷 键 ） 直 链 淀 粉 （ -1， 4糖 苷 键 ）含 有 1000个 以 上 葡 萄 糖 结 构 单 位 ， 每 一 个 单 位 由 a-1,4糖 苷键 相 连 。（ 1） 、 直 链 淀 粉 (amylose) 直 链 淀 粉 的 形 状 并 不 是 伸 展 状 态 的 直 链 ， 而 是 有 规 律 的 卷曲 成 螺 旋 状 ， 每 一 螺 旋 圈 约 有 6个 葡 萄 糖 结 构 单 位 。 螺 旋 中有 空 穴 ， 空 穴 正 好 允 许 碘 分 子 进 入 其 中 ， 碘 分 子 与 淀 粉 之 间形 成 碘 -淀 粉 复 合 物 ， 从 而 改 变 了 碘 原 来 的 颜 色 。 I I I I I I I I （ 2） 、 支 链 淀 粉 (amylopectin)部 分 结 构 (part of structure)： COHO H OHH OH CH2OH H H O C OH H OHH OH CH2OH H OH O COHO H OHH OH CH2OH H H O C OH H OHH OH CH2OH H H COHO H OHH OH H2C H H O C OH H OHH OH CH2OH H OH O 支链 主链 1:6 糖苷键 a-1,4糖苷键除 a-1,4糖 苷 键 连 成 主 链 ， 还 有 a-1,6糖 苷 键 连 成 支 链 ， 大 约 相 隔 20-25个葡 萄 糖 单 位 就 有 一 个 支 链 ， 平 均 分 子 量 不 如 直 链 淀 粉 大 。支 链 淀 粉 遇 碘 变 红 。 （ 了 解 ） 支 链 淀 粉 分 枝 状 结 构 3、 糖 原 (glycogen) 储 存 在 肝 细 胞 核 肌 细 胞 中 ， 也 形成 螺 旋 ， 不 过 分 支 更 多 。 糖 原 水 解 产 物 也 是 葡 萄 糖 。 淀 粉 和 糖 元 是 储 能 的 ， 当 需要 时 ， 即 可 被 水 解 成 葡 萄 糖 。 3、 纤 维 素 (cellobiose)纤 维 素 是 构 成 细 胞 壁 及 支 柱 组 织 的 主 要 成 份 ， 也 是 自 然 界 分 布 最 广 的 多 糖 。 O HO HOH2C OH O HO HOH2C OH O n -1,4-糖苷键）（ n=1500 结 构 ： （ 1） 水 解 产 物 也 是 葡 萄 糖 ； （ 2） 在 生 理 上 ， 纤 维 素 只 能 被 纤 维 素 酶 又 叫 糖 苷 酶 催化 水 解 ， 但 不 能 被 淀 粉 酶 催 化 水 解 。 人 体 内 无 水 解 -1， 4糖苷 键 的 酶 存 在 ， 不 能 利 用 纤 维 素 作 为 能 源 物 质 ； 但 在 食 草 动物 （ 如 牛 、 羊 ） 的 消 化 系 统 中 ， 含 有 这 种 酶 ， 故 这 些 动 物 可以 用 草 作 为 营 养 来 源 。 （ 3） 纤 维 素 具 有 促 进 胃 肠 蠕 动 ， 帮 助 消 化 ， 防 止 便 秘 作 用 。 膳 食 纤 维 （ 4） 对 于 植 物 ， 纤 维 素 存 在 于 细 胞 壁 中 ， 不 卷 曲 ， 数 千 条合 在 一 起 ， 象 电 缆 一 样 ， 形 成 坚 固 的 支 撑 物 ， 支 持 着 高 耸的 大 树 。起 着 保 护 细 胞 和 支 持 植 物 体 的 作 用 。 淀 粉糖 元 纤维素 六 、 作 用1、 供 作 能 源 ： 能 量 主 要 是 由 糖 类 在 降 解 代 谢 过 程 中 提 供 的 ， 如 ： 淀 粉 多 糖 在 消 化 道 中 水 解 成 葡 萄 糖 ， 葡 萄 糖 在 细 胞 内 氧 化 ， 能 提 供 大 量 的 能 量 (C6H10O5)n + nH2O n(C6H12O6) CO2 + H2O + 能量 淀粉酶 在细胞内氧化 （葡萄糖）2、 对 植 物 的 作 用充 当 结 构 性 物 质 ， 在 植 物 中 茎 秆 的 主 要 成 分 是 纤 维 素 ， 是起 支 柱 作 用 的 物 质 。 二 、 脂 类 分 类七 、 脂 类 功 能三 、 脂 肪一 、 概 述2.3 脂 质四 、 磷 脂五 、 蜡六 、 类 固 醇 脂 类 （ lipid） 亦 译 为 脂 质 或 类 脂 ， 是 一 类 不 溶 于 水 而 能 溶 于 非极 性 溶 剂 的 生 物 有 机 分 子 。 其 化 学 本 质 是 脂 肪 酸 和 醇 所 形 成 的 酯 类 及 其 衍 生 物 。 脂 类 的 元 素 组 成 主 要 是 C H O,有 些 尚 含 N S P。一 、 概 述 脂 肪 （ 甘 油 三 酯 ） 磷 脂 ： 含 磷 酸 及 有 机 碱 的 脂 类 糖 脂 ： 含 糖 及 有 机 碱 的 脂 类 类 脂 胆 固 醇 及 其 酯 类 固 醇 胆 汁 酸 类 固 醇 激 素 二 、 脂 类 分 类 (了 解 ）根 据 生 理 功 能 不 同 ：根 据 化 学 结 构 ： 甘 油 酯 类神 经 鞘 脂 类类 固 醇按 化 学 组 成 分 类 单 纯 脂 类 ： 脂 肪 、 蜡复 合 脂 类衍 生 脂 类 式 中 R是 脂 肪酸 的 烃 链 ， 若相 同 则 称 为 单纯 甘 油 酯 ； 若不 同 则 称 为 混合 甘 油 酯 。 三 、 脂 肪 (fat) （ 甘 油 三 酯 ）脂 肪 ： 1分 子 甘 油 和 3分 子 脂 肪 酸 结 合 而 成 的酯 （ 甘 油 三 酯 、 三 酰 基 甘 油 ） 。 甘 油 三 酯 的 分 子 结 构其 特 点 是 主 要 由 碳 和 氢 两 种 元 素 以 非 极 性 的 共 价 键 组 成 ，由 于 这 些 分 子 是 非 极 性 的 ， 所 以 和 水 不 能 相 溶 ， 因 此 是 疏水 的 ， 易 溶 于 乙 醚 、 氯 仿 、 苯 和 丙 酮 等 有 机 溶 剂 中 。 四 、 磷 脂 ： 甘 油 磷 酸 脂 类n 甘 油 只 有 两 个 羟 基 被 脂 肪 酸 酯 化 ， 而 甘 油 的 第 三个 羟 基 被 磷 酸 所 酯 化 。 细 胞 膜 的 主 要 结 构 成 分 。甘 油 磷 酸 酯 的 结 构 磷 脂 分 子 结 构极性头部非极性尾部 五 、 蜡 也 是 脂 ， 是 由 一 些 长 链 的 醇 和 长 链 脂 肪 酸 形 成的 脂 。 脂 肪 酸 同 乙 醇 酯 化 形 成 (如 蜂 蜡 )。 蜡 的 碳氢 链 很 长 ， 熔 点 高 于 甘 油 酯 ， 它 们 的 疏 水 性 比 脂肪 更 强 ， 所 以 可 以 保 护 生 物 体 的 表 面 。 细 胞 中 不含 蜡 质 ， 但 有 的 细 胞 可 分 泌 蜡 质 。 如 ： 植 物 表 皮细 胞 分 泌 的 蜡 膜 ， 防 干 燥 ； 同 翅 目 昆 虫 的 蜡 腺 、如 高 等 动 物 外 耳 道 的 耵 聍 腺 。女 王 花 蒂 -景 天 科 石 莲 花 属 六 、 类 固 醇 类 固 醇 化 合 物 分 子 都 是 以 环 戊 烷 多 氢 菲 为 其 核 心 结构 。 由 于 含 有 醇 基 而 又 为 固 体 故 命 名 为 固 醇 .广 布于 动 植 物 体 中 。 动 物 固 醇 以 胆 固 醇 为 代 表 ， 植 物 固醇 以 麦 角 固 醇 为 代 表 。 固 醇 类 物 质 有 重 要 生 物 学 意 义 。 麦 角 固 醇 可变 为 维 生 素 D2， 动 物 固 醇 有 下 列 功 能 ： 7-脱 氢胆 固 醇 经 紫 外 光 照 射 可 得 维 生 素 D3， 所 以 也 称 维生 素 D原 。 胆 固 醇 可 变 为 性 激 素 和 肾 上 腺 皮 质激 素 ， 胆 汁 酸 也 由 胆 固 醇 转 变 而 来 。 胆 固 醇 与某 些 疾 病 有 关 。 胆 管 阻 塞 或 胆 石 等 都 可 因 胆 固 醇结 晶 而 成 。 此 外 ， 动 脉 硬 化 也 可 能 与 固 醇 的 代 谢失 常 有 关 ， 患 动 脉 粥 样 硬 化 的 病 人 ， 血 管 内 壁 上常 有 显 著 的 胆 固 醇 沉 着 。 因 胆 固 醇 过 多 而 造成 的 血 管 壁 过 厚 脂 肪 是 贮 存 能 量 的 主 要 形 式 。 磷 脂 、 糖 脂 、 固 醇 等 是 构 成 生 物 膜 的 重 要 物 质 。 在 机 体 表 面 的 脂 类 有 防 止 机 械 损 伤 和 防 止 热 量 散 失 的作 用 。 脂 类 作 为 细 胞 表 面 的 组 分 与 细 胞 识 别 、 种 的 特 异 性 、组 织 免 疫 性 等 有 密 切 关 系 。 萜 、 类 固 醇 具 有 维 生 素 、 激 素 等 生 物 功 能 。七 、 脂 类 的 功 能 二 、 蛋 白 质 分 子 的 基 本 组 成 单 位 氨 基 酸三 、 肽 键 与 肽 链四 、 蛋 白 质 的 结 构一 、 蛋 白 质 的 生 物 学 意 义2.4 蛋 白 质 (一 ) 蛋 白 质 是 生 命 活 动 的 物 质 基 础 生 物 体 内 的 蛋 白 质 是 除 水 以 外 ， 机 体组 织 中 最 多 的 组 分 ， 占 人 体 干 重 的 45%，占 细 菌 干 重 的 50 70% 。蛋 白 质 是 有 机 化 合 物 ， 离 不 开 C、 H、 O三 种 元 素 ，还 含 有 N、 P、 S、 金 属 元 素 等 。 一 、 蛋 白 质 的 生 物 学 意 义 1.作 为 生 物 催 化 剂 ： 在 体 内 催 化 各 种 物 质 代 谢 反 应 的酶 几 乎 都 是 蛋 白 质 。 -酶2.调 节 代 谢 反 应 ： 一 些 激 素 是 蛋 白 质 或 肽 ， 如 胰 岛 素 、生 长 素 。 -信 号 蛋 白 3.运 输 载 体 ： 如 红 细 胞 中 运 输 O2、 CO2要 靠Hb(Hemoglobin血 红 蛋 白 )、 运 输 脂 类 物 质 的 是 载 脂 蛋白 、 运 铁 蛋 白 等 转 运 蛋 白 或 叫 载 体 蛋 白 。 -转 运 蛋 白4.参 与 机 体 的 运 动 ： 如 心 跳 、 胃 肠 蠕 动 等 ， 依 靠 与 肌肉 收 缩 有 关 的 蛋 白 质 来 实 现 ， 如 肌 球 蛋 白 、 肌 动 蛋 白 。 -收 缩 蛋 白(二 ) 蛋 白 质 的 生 物 学 功 能 5.参 与 机 体 的 防 御 ： 机 体 抵 抗 外 来 侵 害 的 防 御 机 能 ， 靠抗 体 ， 抗 体 也 称 免 疫 球 蛋 白 ， 是 蛋 白 质 。 -防 御 蛋 白6.接 受 传 递 信 息 ： 如 口 腔 中 的 味 觉 蛋 白 、 视 网 膜 中 的 视觉 蛋 白 。 -信 号 蛋 白 7.调 节 或 控 制 细 胞 的 生 长 、 分 化 、 遗 传 信 息 的 表 达 。 -信 号 蛋 白8.其 它 ： 如 鸡 蛋 清 蛋 白 、 牛 奶 中 的 酪 蛋 白 是 营 养 和 储存 蛋 白 ； 胶 原 蛋 白 、 纤 维 蛋 白 等 属 于 结 构 蛋 白 。 还 有 甜味 蛋 白 、 毒 素 蛋 白 等 都 具 有 特 异 的 生 物 学 功 能 。 -储 藏 蛋 白 、 结 构 蛋 白 (三 ) 蛋 白 质 的 分 类 （ 了 解 ） ：蛋 白 质 根 据 功 能 分 类 ：结 构 蛋 白 ： 毛 、 发 、 肌 腱 、 韧 带 、 蝅 和 蜘 蛛 的 丝收 缩 蛋 白 ： 肌 肉 的 收 缩 需 要 收 缩 蛋 白 与 肌 腱 共 同 作 用储 藏 蛋 白 ： 卵 清 蛋 白 、 植 物 种 子 的 贮 藏 蛋 白防 御 蛋 白 ： 抗 体转 运 蛋 白 ： 血 红 蛋 白信 号 蛋 白 ： 激 素 等 负 责 细 胞 之 间 的 信 号 传 导酶 ： 生 物 体 内 最 重 要 的 蛋 白 质 二 、 蛋 白 质 分 子 的 基 本 组 成 单 位 氨 基 酸（ 一 ） 氨 基 酸 的 结 构 通 式 ： 1、 构 成 蛋 白 质 的 氨基 酸 均 为 L- -氨 基 酸。 2、 - - 3、 各 种 氨 基 酸 的 区别 在 于 侧 基 R基 上 。 从 氨 基 酸 的 结 构 通 式可 以 看 出 ： 1、 按 侧 基 R基 与 水 的 关 系 分 ： （ 1） 非 极 性 氨 基 酸 ： 有 甘 氨 酸 、 丙 氨 酸 、 缬 氨 酸 、 亮 氨 酸 、异 亮 氨 酸 、 甲 硫 氨 酸 、 苯 丙 氨 酸 、 色 氨 酸 、 脯 氨 酸 。（ 2） 极 性 不 带 电 氨 基 酸 ： 天 冬 酰 胺 、 谷 氨 酰 胺 、 丝 氨 酸 、苏 氨 酸 、 半 胱 氨 酸 、 酪 氨 酸 。（ 3） 极 性 带 电 氨 基 酸 ： 天 冬 氨 酸 、 谷 氨 酸 、 赖 氨 酸 、 精 氨酸 、 组 氨 酸 。 疏 水亲 水（ 二 ） 氨 基 酸 的 结 构 与 分 类 疏 水 性 氨 基 酸 的 结 构 亲 水 性 氨 基 酸 的 结 构 3、 按 氨 基 酸 分 子 中 羧 基 与 氨 基 的 数 目 分 （ 了 解 ） ： （ 1） 酸 性 氨 基 酸 ： 一 氨 基 二 羧 基 氨 基 酸 ， 有 ： 天 冬 氨 酸 、谷 氨 酸 、（ 2） 碱 性 氨 基 酸 ： 二 氨 基 一 羧 基 氨 基 酸 ， 有 ： 赖 氨 酸 、精 氨 酸 、 组 氨 酸（ 3） 中 性 氨 基 酸 ： 一 氨 基 一 羧 基 氨 基 酸 ， 有 ： 甘 氨 酸 、丙 氨 酸 、 缬 氨 酸 、 亮 氨 酸 、 异 亮 氨 酸 、 甲 硫 氨 酸 、 半 胱 氨 酸、 苯 丙 氨 酸 、 色 氨 酸 、 酪 氨 酸 、 脯 氨 酸 、 天 冬 酰 胺 、 谷 氨 酰胺 、 丝 氨 酸 、 苏 氨 酸 。2、 按 侧 基 R基 的 结 构 特 点 分 （ 了 解 ） ： （ 1） 脂 肪 族 氨 基 酸（ 2） 芳 香 族 氨 基 酸 ： 苯 丙 氨 酸 、 色 氨 酸 、 酪 氨 酸（ 3） 杂 环 氨 基 酸 ： 脯 氨 酸 、 组 氨 酸 4、 按 氨 基 酸 是 否 能 在 人 体 内 合 成 分 ： （ 1） 必 需 氨 基 酸 ： 指 人 体 内 不 能 合 成 的 氨 基 酸 ， 必 须 从 食 物中 摄 取 ， 有 八 种 ： 异 亮 氨 酸 、 甲 硫 氨 酸 、 缬 氨 酸 、 亮 氨 酸 、色 氨 酸 、 苯 丙 氨 酸 、 苏 氨 酸 、 赖 氨 酸 。（ 2） 非 必 需 氨 基 酸 ： 指 人 体 内 可 以 合 成 的 氨 基 酸 。 有 十 种 。（ 3） 半 必 需 氨 基 酸 ： 指 人 体 内 可 以 合 成 但 合 成 量 不 能 满 足 人体 需 要 （ 特 别 是 婴 幼 儿 时 期 ） 的 氨 基 酸 ， 有 两 种 ： 组 氨 酸 、精 氨 酸 。 (三 ） 氨 基 酸 的 两 性 电 离 及 化 学 性 质 氨 基 酸 既 含 有 氨 基 ， 可 接 受 H+， 又 含 有 羧 基 ， 可 电 离出 H+， 所 以 氨 基 酸 具 有 酸 碱 两 性 性 质 。 通 常 情 况 下 ， 氨基 酸 以 两 性 离 子 的 形 式 存 在 ， 如 下 图 所 示 ： 羧 基 可 以 发 生 酯 化 ；氨 基 可 以 发 生 酰 基 化反 应 ； 氨 基 与 亚 硝 酸作 用 可 转 变 为 羟 基 等等 。 此 外 ， 由 于 官 能团 的 相 互 影 响 氨 基 酸还 有 其 特 殊 的 性 质 。 与 茚 三 酮 的 反 应 ： 除 脯 氨 酸 与 羟 脯 氨 酸 外 ， 可 与 其 它 氨基 酸 生 成 蓝 紫 色 化 合 物 。 脯 氨 酸 与 羟 脯 氨 酸 为 黄 色 化 合 物 。 (-氨 基 与 -羧 基 共 同 参 加 的 反 应 ) 三 、 肽 键 与 肽 链1.肽 键 （ 酰 胺 键 ） ： 一 个 氨 基 酸 的 -COOH 和 相 邻 的 另 一个 氨 基 酸 的 -NH2脱 水 形 成 共 价 键 。 如 下 图 ： 肽 键 和 肽 的 结 构 2. 氨 基 酸 借 肽 键 连 接 起 来 叫 肽 ， 肽 是 一 大 类 物 质 ， 即 ： 1） 两 个 氨 基 酸 组 成 的 肽 叫 二 肽 ； 2） 三 个 氨 基 酸 组 成 的 肽 叫 三 肽 ；3） 多 个 氨 基 酸 组 成 的 肽 叫 多 肽 ；4） 氨 基 酸 借 肽 键 连 成 长 链 ， 称 为 肽 链 ， 肽 链 两 端 有 自 由 -NH2和 -COOH， 自 由 -NH2端 称 为 N-末 端 （ 氨 基 末 端 ） ， 自 由 -COOH端 称 为 C-末 端 （ 羧 基 末 端 ） ； 5） 构 成 肽 链 的 氨 基 酸 已 残 缺 不 全 ， 称 为 氨 基 酸 残 基 ； 6） 肽 链 中 的 氨 基 酸 的 排 列 顺 序 ， 一 般 -NH 2端 开 始 ， 由 N指 向 C， 即 多 肽 链 有 方 向 性 ， N端 为 头 ， C端 为 尾 。 蛋 白 质 的 水 解1、 酸 水 解 2、 碱 水 解 3、 蛋 白 酶 水 解 蛋 白 质 酸 碱 水 解 常 用 于 蛋 白 质 的 组 成 分 析 (破 坏 氨 基 酸)， 而 酶 水 解 用 于 制 备 蛋 白 质 水 解 产 物 。水 解 方 式 ： 蛋 白 质 的 结 构 是 非 常 复 杂 的 ， 具 有 多 种 结 构 层 次 ， 蛋 白质 分 子 的 专 一 形 状 是 由 4个 水 平 的 结 构 决 定 的 ， 这 4个 水 平 是一 级 、 二 级 、 三 级 、 四 级 结 构 。 二 级 、 三 级 、 四 级 结 构 是 空间 结 构 。 在 二 级 与 三 级 之 间 还 存 在 超 二 级 结 构 和 结 构 域 这 两个 结 构 层 次 。四 、 蛋 白 质 的 结 构 1、 蛋 白 质 的 一 级 结 构 蛋 白 质 的 一 级 结 构 （ Primary structure） 又 称 为 共 价结 构 或 化 学 结 构 。 它 是 指 蛋 白 质 中 的 氨 基 酸 按 照 特 定 的 排列 顺 序 通 过 肽 键 连 接 起 来 的 多 肽 链 结 构 。 二 级 结 构 的 概 念 ： 多 肽 链 在 一 级 结 构 的 基 础 上 ， 按 照 一 定的 方 式 有 规 律 的 旋 转 或 折 叠 形 成 的 空 间 构 象 。 其 实 质 是 多 肽链 在 空 间 的 排 列 方 式 。 2、 蛋 白 质 的 二 级 结 构 蛋 白 质 多 肽 链 的 二 级 结 构 主 要 有 两 种 形 式 ： 一 种是 右 螺 旋 型 ， 又 叫 做 -螺 旋 ； 另 一 种 是 褶 纸 型 ， 又 叫做 -折 叠 。这 种 二 级 结 构 的 形 成 都 是 由 于 距 离 一 定 的 肽 键 之 间 形 成 氢 键 。 -螺 旋 型多 肽 链 结 构可 示 意 如 图 -螺 旋 -折 叠 肽 链 伸 展 在 纸 型 的 片 面 上 ， 相 邻 的 肽 链 又 通 过 氢 键（ 图 中 虚 线 ） 相 互 连 接 。 是 一 条 多 肽 链 进 一 步 扭 曲 折 叠 成 一 定 的 空 间 结 构 形 态 。 在 在 扭 折时 ， 倾 向 于 把 亲 水 的 极 性 基 团 露 于 表 面 ， 而 疏 水 的 非 极 性 基 团 包在 中 间 。 肌 红 蛋 白 的 空 间 结 构3、 蛋 白 质 的 三 级 结 构 如 ： 纤 维 蛋 白 和 球 状 蛋 白 。 纤 维 状 蛋 白 质 的 结 构 了 解 几 个 各 具 有 特 定 的 一 、 二 、 三 级 结 构 的 多 肽 链 在 一 起 或 者 还 和辅 基 在 一 起 ， 再 以 一 定 的 关 系 相 集 合 ， 这 是 蛋 白 质 的 四 级 结 构 。 组 成 蛋 白 质 的 各 个 多 肽 称 为 亚 基 ， 四 级 结 构 是 由 各 亚 基 之 间 形 成的 键 所 维 持 。 亚 基 可 以 相 同 也 可 以 不 同 。 4、 蛋 白 质 的 四 级 结 构 血 红 蛋 白 质 的 三 级 结 构 和 四 级 结 构 运 甲 状 腺 素 蛋 白 的 一 ,二 ,三 ,四 级 结 构一 级 结 构 二 级 结 构 三 级 结 构四 级 结 构 总 结 ： 蛋 白 质 结 构 蛋 白 质 的 一 级 结 构 是 指 肽 链 中 氨 基 酸 的 排 列 顺 序蛋 白 质 的 二 级 结 构 是 指 邻 近 几 个 氨 基 酸 形 成 的 一 定 的结 构 形 状 。 如 ： 螺 旋 和 折 叠蛋 白 质 的 三 级 结 构 是 指 整 条 肽 链 盘 绕 折 叠 形 成 一 定 的空 间 结 构 形 状 。 如 纤 维 蛋 白 和 球 状 蛋 白 。蛋 白 质 的 四 级 结 构 是 指 各 条 肽 链 之 间 的 位 置 和 结 构 。所 以 ， 四 级 结 构 只 存 在 于 由 两 条 肽 链 以 上 组 成 的 蛋白 质 。 前 一 级 结 构 决 定 着 下 一 级 结 构 。 其 结 构 决 定 着 它 的 功 能 2.5核 酸 核 酸 是 由 核 苷 酸 组 成 的 多 聚 体 。 核 苷 酸 （ nucleotide）由 三 部 分 组 成 ： 即 戊 糖 、 磷 酸 基 团 和 含 氮 碱 基 。两 类 ： 即 核 糖 和 2-脱 氧 核 糖 。按 照 戊 糖 的 不 同 ， 核 酸 分 成 两 类 ： 一 类 戊 糖 是 核 糖 的 称 核 糖 核 酸 （ 简 称 RNA） ， 一 类 戊 糖 是 2-脱 氧 核 糖 的 称 脱 氧 核 糖 核 酸 （ 简 称 DNA） 。 1.戊 糖 RNA 、 DNA所 含 碱 基 各有 四 种 ， DNA含 有 A、 G、 C、 TRNA含 有 A、 G、 C、 U 2 碱 基 DNA的 四 种 核 苷戊 糖 与 含 氮 碱基 形 成 的 苷叫 做 核 苷 由 于 RNA 、DNA所 含 碱基 各 有 四 种 ，所 以 它 们 各有 四 种 核 苷 。 3 核 苷 RNA的 四 种 核 苷 核 苷 中 糖 -5位 羟 基 与 磷 酸 所 形 成 的 酯 。 4 核 苷 酸 核 酸 是 由 许 多 核 苷 酸单 元 所 构 成 的 高 分 子化 合 物 ， 在 核 酸 分 子中 ， 核 苷 酸 单 元 是 通过 磷 酸 酯 键 ， 在 戊 糖的 3位 上 联 结 起 来 的 ，即 5磷 酸 基 团 与 戊 糖 3 位 OH脱 水 形 成 一 个重 复 出 现 的 糖 -磷 酸 主链 ， 如 :RNA 4 核 酸 结 构 5端 3端核 酸 链 也 有 方 向 性 核 酸 核 苷 酸 核 苷磷 酸 碱 基戊 糖 RNA通 常 为 单 链 ， DNA具 有 双 螺 旋 的 二 级 结 构 。 如下 图 ： 核 酸 链 中 ， 含 不 同 碱 基 的 各 种 核 苷 酸 是 按 一定 的 排 列 次 序 互 相 联 结 的 ， 这 就 形 成 了 核 酸的 一 级 结 构 。 两 条 反 向 平 行 的 DNA的 糖 -磷 酸 主 链 ，沿 着 一 个 轴 ， 盘 旋 成 双 螺 旋 体 ， 含氮 的 碱 基 夹 在 双 螺 旋 之 间 。 实 际 上 ，在 双 螺 旋 体 中 ， 一 条 脱 氧 核 糖 核 酸链 上 的 碱 基 与 另 一 条 链 上 的 碱 基 之间 ， 通 过 氢 键 相 互 联 结 。 即 两 条 核苷 酸 链 依 靠 彼 此 碱 基 之 间 形 成 的 氢键 相 连 系 而 结 合 在 一 起 。 碱 基 互 补 原 则 ：嘌 呤 碱 和 嘧 啶 碱 两 两 成 对 ： 腺 嘌 呤 （ A） 与 胸 腺 嘧啶 （ T） 配 对 成 氢 键 ； 鸟 嘌 呤 （ G） 与 胞 嘧 啶 （ C）配 对 形 成 氢 键 。碱 基 互 补 原 则 具 有 重 要 的 生 物 学 意 义 ： DNA复 制 、 转 录 、反 转 录 等 的 分 子 基 础 都 是 碱 基 互 补 原 则 。 5.核 酸 的 功 能 核 酸 的 具 有 极 其 重 要 的 生 理 功 能 ， 是 生 物 遗 传 的 物 质 基 础 。 DNA主 要 存 在 于 细 胞 核 中 ， 它 们 是 遗 传 信 息 的 携 带 者 。 DNA的 结 构决 定 生 物 合 成 蛋 白 质 的 特 定 结 构 ， 并 保 证 把 这 种 特 性 遗 传 给 下 一代 。 RNA主 要 存 在 于 细 胞 质 中 ， 它 们 是 以 DNA为 模 板 而 形 成 的 ， 并 直 接参 与 蛋 白 质 的 生 物 合 成 过 程 。 因 此 ， DNA是 RNA的 模 板 ， 而 RNA又 是 蛋 白 质 的 模 板 。 存 在 于 DNA分子 上 的 遗 传 信 息 就 是 这 样 由 DNA RNA 蛋 白 质 。 通 过 DNA复 制 ，遗 传 信 息 一 代 代 传 下 去 。 细 胞 利 用 少 数 种 类 小 分 子 合 成 多 种 大 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 多 聚 体2.6组 成 细 胞 的 大 分 子 由 生 物 小 分 子 到 生 物 大 分 子 ， 分子 增 大 ， 出 现 新 的 性 质 。 其 中 最 主 要 的 特 点 是 ： 生 物 大 分子 有 独 特 的 立 体 结 构 、 空 间 构 型 和分 子 整 体 形 状 。 掌 握 ： 1、 水 的 特 性 与 生 理 意 义 。 2、 大 分 子 与 小 分 子 间 转 换 的 化 学 反 应 。 3、 糖 类 、 脂 类 、 蛋 白 质 、 核 酸 等 大 分 子的 单 体 结 构 特 点 与 大 分 子 的 功 能 。