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第三章生命的物质基础
第一节生命的化学基础
第二节糖类化合物
第三节脂类化合物
第四节蛋白质
第五节核酸
1. 生物体的主要元素和主要分子
地球上的生物具有多样性,但各种生物体的化学组成却基本相似。
第一节生命的化学基础
丰量元素
其他必需元素
偶然存在的元素
碳(C)
磷(P)
氯(Cl)
钴(Co) 微量
钨(V) 微量
锶(Si) 微量
氢(H)
硫(S )
镁(Mg)
铜(Cu) 微量
钼(Mo) 微量
砷(As) 微量
氧(O)
钙(Ca)
铁(Fe)
锌(Zn) 微量
锂(Li) 微量
锡(Sn)微量
氮(N)
钾(K)
碘(I)
硒(Se) 微量
氟(F) 微量
钡(Ba) 微量
钠(Na)
锰(Mn) 微量
镍(Ni) 微量
溴(Br) 微量
组成细胞的元素及其相对% 含量
组成生物体的主要元素包括 C、H、O、N、P、S、Ca 等,以上 7 种
元素约占生物体的 %,其中 C、H、O、N 4 种元素约占 96%。
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(约15
%)、核酸(约7%)、脂类(约2%)、糖(约3%)、无机盐(约1%)
和水(约70%)组成。水是生物体内比例最大的化学成分。
人体的元素组成
(2)生物分子基本上都是有机化合物
有机化合物是除 CO、CO2 等以外的含
碳化合物。生物体中除了水以外,含碳化合
物是生物体中最普遍的物质。
2. 生物有机化合物的碳骨架和功能基团
(1)生物体中没有游离的元素或原子
生物体中没有游离的元素或原子,但是
某些物质可以以离子的形式存在,如 Na+、
K+、Cl-、Mg2+ 、Ca2+、Fe2+ 等。离子浓度
和所携带的电荷决定着细胞环境的渗透压和
电性。
第一节生命的化学基础
碳原子结构
(3)生物有机化合物的碳骨架
碳原子能与别的原子形成 4 个强共价键。碳原
子之间及与其他原子之间以共价键等形式相结合,
可以形成大量化学性质与分子质量不同的生物分子。
碳碳之间可以单键、双键或三键相结合;可以
形成不同长度的链状、分支链状或环状结构。这些结构称为有机化合物的
碳骨架。碳骨架结构排列和长短决定了有机化合物的基本性质。
碳骨架结构排列和长短
第一节生命的化学基础
(4)生物有机化合物的功能基团
除了碳骨架外,有机化合物的
性质还取决于与碳骨架相连接的某
些含氧、氮、硫、磷的原子团,又
称为功能基团。
这些功能基团包括羟基、羰基、
羧基和氨基等功能基团,这些功能
基团几乎都是极性基团,其中的氧
原子或氮原子都有着较强的吸引共
享电子的能力。它们往往可以引发
有机化合物间特定的化学反应。
功能基团的极性使得生物分子
具有亲水性,有利于这些化合物稳
定于有大量水分子存在的细胞中。
第一节生命的化学基础
(5)生物有机化合物的立体结构
生物有机化合物的立体结构决定着该分子与其他生物分子和水的相互
作用,因而决定着其生物学功能。
常用构型和构像表示生物分子的立体结构。
构型:分子中某原子或原子团的相对位置。
构像:分子在某一状态时所有组成原子的绝对位置。
在以碳碳单键相连的长链大分子中,原子的运动则会使分子以多种形
状(构象)占据空间。
第一节生命的化学基础

蛋白质、核酸、脂类和多糖是组成生物体最重要的生物大分子,它们
都是由一些含有功能基团的彼此相同或相近的单个有机化合物聚合而成。
这些单个有机化合物被称为单体,生物大分子则是由单体聚合而成的多聚
体。由生物单体分子合成生物大分子多聚体往往涉及与功能基团相关的脱
水反应,又称为脱水缩合反应。另外,细胞中有生物大分子的缩合合成反
应,也有使生物大分子多聚体分解为单体的分解反应。
第二节糖类化合物
糖类广布于生物细胞中,所有生物的细胞皆含核糖。动物血液含有葡
萄糖,植物的细胞壁、木质部、棉花等由纤维素组成,粮食(谷类)含丰
富的淀粉。
糖是生物代谢反应的重要中间代谢物,糖类是细胞重要的结构成分,
可构成核酸和糖蛋白等重要生物大分子,糖类又是生命活动的主要能源。
1. 单糖
糖类的单体称为单糖,单糖是不能水解的最简单糖类。葡萄糖和果糖
是两种最常见的单糖。单糖分子含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。
葡萄糖的分子式为 C6H12O6,果糖的分子式与葡萄糖完全一样,只是
结构式不同。这种分子式相同而结构式不同的两种有机化合物称