第一章 细胞的化学基础,一、原子与分子 二、组成细胞的大分子 三、糖类 四、脂类 五、蛋白质 六、核酸,一、原子与分子,生物体的主要元素 生命需要约25种元素 生物体的主要元素 C、 H 、O、 N、 P、S、Ca等，占99.35%， 其中C、H、O、N 4种元素占96% 微量元素：含量少于 0.01% 同位素：质子数与 电子数相同，中子数不同的原子生物体的主要生物 分子: 不同的生物体，其分子组成也大体相同, 生物体都是由蛋白质、核酸、脂类、糖、无机盐和水组成 水 70% 蛋白质 15% 核酸7% 糖3%,水是细胞中不可缺少的物质,,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，pH 水是极性分子、水分子间形成氢键、液体水的水分子具内聚力、水分子之间的氢键使水能缓冲温度的变化、冰比水轻、水是极好的溶剂、水能电离水占约生物体的 70 的重量,讨论,案例：目前市面流行一种制造碱性水和酸性水的仪器，据介绍，经常饮用碱性水，能够调节人体酸碱平衡，保持人体正常代谢，从而达到保健功能试针对此案例阐述你的观点二、组成细胞的大分子,虽然细胞的结构与功能多种多样，但都是由糖、脂、蛋白质及核酸等四类生物分子所组成的，它们有机体内的主要作用包括以下几个方面： 细胞或组织的结构组分； 通过代谢为细胞提供能量； 调节细胞内代谢过程的速度与方向； 信息的贮存及传递。
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,（由小分子到大分子）,合成大分子 （脱水聚合）,大分子分解 （水 解）,水解反应是脱水聚合反应的逆反应,二、糖类,糖分子含C、H、O 3种元素，通常3者的比例为1:2:1，一般化学通式为(CH2O)n 糖：多羟基醛或多羟基酮称为糖 糖类:单糖、双糖和多糖 糖的功能：糖是生物代谢反应的重要中间代谢物，还可构成核酸和糖蛋白等重要生物成分、糖又是生命活动的主要能源,重要的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖等,单糖,葡萄糖的结构,双糖,重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等 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,两分子葡萄糖单体形成麦芽糖,重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等,多糖,三、脂类,脂类的组成和功能: 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 组成与性质：C、H、O H:O 远大于2 非极性分子、疏水，即脂不溶于水，而溶于非极性溶剂。
脂类是生物膜的主要成分；脂肪氧化时产生的能量大约是糖氧化时的二倍；生物表面的保护层；保持体温；生物活性物质（激素）脂类种类很多，分子结构相差较大,中性脂肪(动物-fat)和油(植物-oil). A、油脂：甘油三脂：脂肪是由甘油醇和脂肪酸结合成的酯 B、磷脂和鞘脂 C、固 醇,甘油三酯分子结构,,磷脂分子结构图 ：又称磷酸甘油脂，与脂肪不同之处在于甘油的一个羟基不是与脂肪酸结合成酯，而是与磷酸及其衍生物(如磷酸胆碱)结合，形成卵磷脂,脂膜结构图,不饱和双键,（1） 固醇类的内核由 4 个环组成 （2） 一些人体重要维生素和激素是固醇 （3） 胆固醇是细胞的必要成份 （4） 血清中的胆固醇太多会促使形 成动脉硬化 和心脑血管疾病,四、蛋白质,蛋白质为生命活动所必需 蛋白质根据功能分类： 结构蛋白：毛、发、肌腱、韧带、蚕和蜘蛛的丝 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,蛋白质是由氨基酸组成的 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。
其中，有8种是体内无法合成而必须由食物供给的，称必需氨基酸包括赖氨酸、色氨酸、蛋氨酸或称甲硫氨酸）、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸（又称羟丁氨酸）、缬氨酸、组氨酸（仅小儿时期必需） 必需氨基酸供应不足时，人体不能合成新生和修补机体组织所需的蛋白质，只能降解人体蛋白以供临时需要，从而导致体重减轻和蛋白质营养不良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,氨基酸通过肽键联成肽链,一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基脱水缩合，形成肽键并生成二肽化合物不同数目的氨基酸以肽键顺序相连形成多肽，多肽形成蛋白质分子的亚单位 寡肽：含有 10 左右氨基酸残基（如二肽、五肽、八肽） 多肽：含 1020 个氨基酸残基 蛋白质：含几十个氨基酸残基 注意：肽链有方向性， 氨基端（ N 端）， 羧基端（ C 端）,一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基脱水缩合形成肽键,,蛋白质的结构决定其功能 ： 一级结构：多肽中氨基酸的排列顺序 二级结构：一级结构中部分肽链的卷曲（螺旋）或折叠（折叠片），邻近几个氨基酸形成的一定的结构形状 三级结构：一条多肽链总的三维形状，即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 四级结构：组成蛋白质的多个肽链（亚基）的空间构像，即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一级结构,二级结构,三级结构,四级结构,,,螺旋,折叠,五、核酸,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 脱氧核糖核酸（DNA） 核酸 核糖核酸（RNA ）核苷酸单体 核苷酸是由核苷酸单体组成的 核酸贮存遗传信息，控制蛋白质的合成,,参加大分子核酸组成的共有8种核苷酸 DNA水解液中 RNA水解液中 腺脱氧核苷酸（dAMP） 腺苷酸（AMP） 鸟脱氧核苷酸（dGMP） 鸟苷酸（GMP） 胞脱氧核苷酸（dCMP） 胞苷酸（CMP） 胸腺脱氧核苷酸（dTMP） 尿苷酸（UMP） 另外还有一些重要的具有生物活性的核苷酸： ATP参与能量代谢cAMP, cGMP参与细胞信号传递 核苷酸通过磷酸二酯键联成核酸,（1） 核酸链也有方向性,（2） DNA 和 RNA 在组成成份上有差别,DNA RNA 脱氧核糖 核糖 有胸腺嘧啶， 有尿嘧啶， 无尿嘧啶 无胸腺嘧啶,核酸的高级结构,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 AT GC DNA 双螺旋可以看作是 DNA 的二级结构,思考题,1.为什么说蛋白质的结构决定其功能？ 2.糖类、蛋白质、核酸的基本结构分别是什么? 3.试述在生物体内水的重要性。