《生命的化学组成》PPT课件.ppt

生命的化学组成,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、Mg,Fe、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、P,2）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,生物界与非生物界的关系,1.统一性,2.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.氨基酸,氨基酸是同时具有氨基和羧基的小分子。参与蛋白合成的共有20种天然氨基酸。,(1)碳原子；(2)具有氨基和羧基是各种氨基酸的共性；(3)各种氨基酸的区别在侧链基团R,氨基酸的构型,氨基酸的功能：,(1)作为组建蛋白质的元件；(2)有的氨基酸或其衍生物具有生物活性(代谢调节、信号传递等)。,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8种，分别是：缬氨酸(Val)蛋氨酸或甲硫氨酸(Met)苏氨酸(Thr)色氨酸(Trp)赖氨酸(Lys)亮氨酸(Leu)异亮氨酸(Ile)苯丙氨酸(Phe),3.单糖,多羟基醛或多羟基酮称为糖。以葡萄糖为例，葡萄糖是六碳糖单糖的生物功能：A、作为多糖的组成元件；B、作为燃料；C、组成寡糖参与细胞信号传递。,4.核苷酸,核苷酸分子由三个部分组成：碱基：嘧啶、嘌呤五碳糖：核糖或脱氧核糖磷酸,DNA分子的基本单位:核苷酸,(1)碱基糖之间是糖苷键(2)糖磷酸之间是磷酸酯键,5.脂类,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。葡萄糖水溶性的油脂脂溶性的,脂类种类很多，分子结构相差较大。A、油脂：甘油三酯B、磷脂和鞘脂C、固醇,甘油三酯分子结构,一些固醇类化合物可以作为兴奋剂使用,但同时也会对运动员带来损害.,维生素,维生素的发现来源于医药实践和科学试验。孙思邈指出用动物肝防治夜盲症，用谷皮汤防治脚气病。1886年，荷兰医生艾克曼研究亚洲流行的脚气病，企图找到病菌，但未成功。1890年发现，在他的试验鸡群中爆发的多发性神经炎与脚气病极为相似。1897年，终于证明该病是由于用白米喂养而引起的，将丢弃的米糠放回饲料中就可治愈。因此认为米糠中含有一种保护因子。后来，格赖思证明米糠中含有一种营养因素，并首先提出营养缺乏症的概念。日本海军于1878-1882年爆发脚气病，用大麦代替精米后，脚气病得到控制。1906年，证明正常膳食中除蛋白质、脂肪、糖类和矿质外，还有必需的食物辅助因子维生素。,维生素A：转化视黄醇，在视觉中起作用。缺乏夜盲症。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、肢端动作受限、头发稀疏、皮肤瘙痒。维生素B：合成叶酸（构成酶的成分）。脚气病维生素C：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、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。,维生素D：促进骨骼对钙的吸收和沉积。佝偻病和成人骨质软化症。人体皮肤含有维生素D原，经紫外线照射激活为维生素D。鸡蛋、猪肝。维生素E：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。维生素K：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,第三节生物大分子,一生物大分子的碳链骨架二贮存遗传信息的大分子核酸三体现生命活动的大分子蛋白质四贮存能量的大分子脂质五提供能量的大分子糖类,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,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,小分子大分子,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,（二）、单体与多聚体的关系,脱水缩合,单体,多聚体,水解,C,H,COOH,R1,C,H,N,COOH,R2,NH2,C,O,H,H,OH,C,H,R1,NH2,OH,C,O,H2O,H,脱水缩合,（三）碳链骨架,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、支链状或环状结构，这些结构称为有机化合物的碳链骨架。,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）。,碳链,体现生命活动的大分子蛋白质,（3）肉蛋类食品,（1）大豆制品,（2）奶类制品,三体现生命活动的大分子蛋白质,1.蛋白质主要由C、H、O、N4种化学元素组成，很多还含有S、P等元素。,2.含量：占细胞干重的50%，是细胞中含量最多的含氮化合物,蛋白质可以被人体直接吸收利用吗？,？,蛋白质必需经过消化成氨基酸才能被人体吸收和利用。氨基酸是组成蛋白质的基本单位。,一个蛋白质分子可由一条链或多条链构成，这些肽链不是呈直线，也不在一个平面上，而是形成非常复杂的空间结构,具有一定空间结构的多肽就是蛋白质,（）、蛋白质的形成：,n个氨基酸,脱水缩合,肽链,1或几条,折叠、盘曲,蛋白质,从氨基酸到蛋白质,下面是日常生活中的一些实例,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。,(2)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。,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，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。,、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,（2）催化蛋白：如绝大多数酶,（3）运输蛋白：如血红蛋白、细胞膜上的载体,（4）调节蛋白：如蛋白质类激素（胰岛素和生长激素等）,（5）免疫蛋白：如抗体、干扰素,蛋白质是一切生命活动的体现者！,二贮存遗传信息的大分子核酸,1869年发现，分为DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸），是遗传信息的载体。,（一）核酸,1.组成元素：C、H、O、N、P,脱氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）,3.分布：DNA主要集中在细胞核内，RNA主要分部细胞质中,2.分类：,（二）核酸的分子结构,一个核苷酸分子,一端的核苷酸，其5C没有进入磷酸二酯键，称5末端；另一端的核苷酸，其3C没有进入磷酸二酯键，称3末端。,(1)DNA双螺旋A、两条反向平行的核苷酸链共同盘绕形成双螺旋，糖磷酸糖构成螺旋主链;,B、两条链的碱基都位于中间，碱基平面与螺旋轴垂直;,C、两条链对应碱基呈配对关系ATGCD、螺旋直径2nm，螺距3.4nm，每一螺距中含10bp,DNA双螺旋可以看作是DNA的二级结构，DNA的三级结构的形成需要蛋白质帮助。,(2)RNA为单链盘绕，局部形成碱基配对。例如：转运RNA(tRNA)的三叶草结构,（三）核酸的功能,2.控制蛋白质的合成,1.一切生物的遗传物质,（二）生物催化剂-酶,1、酶的概念及化学本质,科技探索：酶的化学本质是20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。1926年，萨姆纳脲酶脲酶是一种蛋白质。1930年，诺索普胃蛋白酶、胰蛋白酶等多种酶的结晶，并证明这些结晶都是蛋白质，这才推翻了维尔斯塔特的观点。20世纪80年代以来，美国科学家切赫和奥特曼发现，少数的RNA也具有生催化作用物。,酶-是指活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA。,2、酶的功能及作用特点,（1）酶的功能-催化生化反应（催化作用）,（2）酶的特点-高效性、专一性和反应条件温和性,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。,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,淀粉酶溶液,60OC5min,淀粉溶液,淀粉酶溶液,沸腾1min,3、酶的催化作用易受到外界因素的影响,低温抑制酶的活性，而不会使酶失去活性；高温、过酸和过碱都会使酶空间结构遭破坏而失去活性,四、提供能量的大分子糖类,1、糖类是由C、H、O3种元素组成的。2、糖类可分为单糖、二糖、和多糖等。,单糖,不能被水解的糖,二糖,由两个分子单糖脱水缩合而成，能水解成两个单糖分子。麦芽糖葡萄糖+葡萄糖（存在于植物细胞）蔗糖葡萄糖+果糖（存在于植物细胞）乳糖葡萄糖+半乳糖（存在于动物细胞）,多糖,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,淀粉n葡萄糖糖元n葡萄糖纤维素纤维二糖葡萄糖,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，水解后可得到葡萄糖,？,糖的功能,1.糖类是生物维持生命活动的主要能量来源。2.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.糖类和蛋白质等物质结合成复杂的化合物，参与细胞识别，细胞间物质运输和免疫功能的调节,