Outline

生命體元素

生物小分子

生物大分子CorrespondingE-mail:ygwu@現(xiàn)在是1頁\一共有91頁\編輯于星期一現(xiàn)在是2頁\一共有91頁\編輯于星期一一.生命體元素1.生物體的主要元素組成生物體的主要元素包括C、H、O、N、P、S、Ca等，以上7種元素約占生物體的99.35%，其中C、H、O、N4種元素占96%。微量元素：Fe、Cu、Mo、Zn、Mn、Ni、I、Si等，例

Fe：所有的生物所需；

I：主要是脊椎動物所需(每天攝入0.15毫克即可滿足)。現(xiàn)在是3頁\一共有91頁\編輯于星期一2.人體元素成分的營養(yǎng)學意義1.讓實驗動物攝入缺少某一種元素的膳食,觀察是否出現(xiàn)特有的病癥。用實驗動物的飼養(yǎng)實驗來研究各種元素成份在營養(yǎng)學上的必要性。要證明某一種微量元素在營養(yǎng)學上是必不可少的，至少需要做下面三個方面的實驗:2.向膳食中添加該元素后，實驗動物的上述特有病癥是否消失。3.進一步闡明該種元素在身體中起作用的代謝機理?，F(xiàn)在是4頁\一共有91頁\編輯于星期一只有上述三條都弄清楚，才能確定某種元素是否為營養(yǎng)上必需的元素。

常量元素的重要性比較容易認識。微量元素的營養(yǎng)學研究困難大得多。所以，一些微量元素在1950s或1970s以后才確證為人體必需微量元素。2.人體元素成分的營養(yǎng)學意義現(xiàn)在是5頁\一共有91頁\編輯于星期一現(xiàn)在是6頁\一共有91頁\編輯于星期一3.元素營養(yǎng)方面的幾個例子例一、鈣1．人每天需要攝入多少鈣？從糞、尿、汗中排出320~450mg吸收率約40%320x100/40=800mg現(xiàn)在是7頁\一共有91頁\編輯于星期一人體每天需要補充鈣的數(shù)量成人800mg嬰兒（10個月）400mg幼兒（<3歲）600mg少年（<10歲）800mg青年（12~18歲）1000mg老年1200mg孕婦/哺乳1500mg現(xiàn)在是8頁\一共有91頁\編輯于星期一Ca在體內(nèi)的生理作用(1.2kg/70kg~2%)骨骼及牙齒血漿中

99%10克需要Ca參與的生理過程

肌肉：肌肉收縮免疫：白細胞吞噬功能

循環(huán)：血液凝固內(nèi)分泌：激素分泌毛細血管通透性骨骼：骨骼形成微循環(huán)改善神經(jīng)：神經(jīng)肌肉應激性

泌尿：

生殖：(Ca調(diào)節(jié)多種酶的活性)

鈣參加幾乎每一種生理代謝過程現(xiàn)在是9頁\一共有91頁\編輯于星期一缺鈣引起的疾病嬰、幼、少兒------佝僂病老年人------骨質(zhì)疏松癥上海地區(qū)骨質(zhì)疏松癥患者男20.1%女48.1%其中60歲以上男24.9%女75.5%上海地區(qū)老年人骨折發(fā)生率城區(qū)16.5%

農(nóng)村6.9%現(xiàn)在是10頁\一共有91頁\編輯于星期一影響鈣吸收的因素

維生素D促小腸吸收鈣促骨骼釋放鈣促腎細胞回收鈣現(xiàn)在是11頁\一共有91頁\編輯于星期一現(xiàn)在是12頁\一共有91頁\編輯于星期一例二鋅

現(xiàn)在是13頁\一共有91頁\編輯于星期一羧基肽酶(黃色小圓球代表Zn2+)現(xiàn)在是14頁\一共有91頁\編輯于星期一乙醇脫氫酶現(xiàn)在是15頁\一共有91頁\編輯于星期一

小分子大分子復合大分子

單糖多糖糖蛋白氨基酸蛋白質(zhì)糖脂核苷酸核酸脂蛋白脂類(由小分子到大分子)二.生物小分子作用力糖苷鍵肽鍵3’5磷酸二酯鍵★★★現(xiàn)在是16頁\一共有91頁\編輯于星期一合成大分子(聚合)大分子分解(水解)現(xiàn)在是17頁\一共有91頁\編輯于星期一無機分子：無機鹽和水。有機分子：蛋白質(zhì)、核酸、脂類和多糖是組成生物體最重要的生物大分子。哪一種分子含量最高？水是生物體內(nèi)所占比例最大的化學成分。不同的生物體，其分子組成也大體相同?，F(xiàn)在是18頁\一共有91頁\編輯于星期一1.水

地球上生命起源于水中，陸生生物體內(nèi)細胞也生活在水環(huán)境中；

水的性質(zhì)影響生命活動，如：溶解性質(zhì)，酸堿度，pH……

水占生物體的60％以上的重量；

水對生物體非常重要現(xiàn)在是19頁\一共有91頁\編輯于星期一2.氨基酸氨基酸是同時具有α－氨基和α－羧基的小分子。參與蛋白合成的共有20種天然氨基酸。(1)α－碳原子；

(2)具有α－氨基和α－羧基是各種氨基酸的共性；

(3)各種氨基酸的區(qū)別在側鏈基團—R現(xiàn)在是20頁\一共有91頁\編輯于星期一氨基酸中C原子的命名現(xiàn)在是21頁\一共有91頁\編輯于星期一氨基酸的構型已知19種天然氨基酸均為L－型氨基酸?，F(xiàn)在是22頁\一共有91頁\編輯于星期一現(xiàn)在是23頁\一共有91頁\編輯于星期一現(xiàn)在是24頁\一共有91頁\編輯于星期一現(xiàn)在是25頁\一共有91頁\編輯于星期一現(xiàn)在是26頁\一共有91頁\編輯于星期一★★★★★★★★★★★★8種必需氨基酸現(xiàn)在是27頁\一共有91頁\編輯于星期一★★★★★★現(xiàn)在是28頁\一共有91頁\編輯于星期一★★★現(xiàn)在是29頁\一共有91頁\編輯于星期一★★★現(xiàn)在是30頁\一共有91頁\編輯于星期一現(xiàn)在是31頁\一共有91頁\編輯于星期一必需氨基酸★★★人體不能自己合成，必須從食物中獲取的氨基酸?？偣灿?種，分別是：

纈氨酸(Val)蛋氨酸或甲硫氨酸(Met)蘇氨酸(Thr)色氨酸(Trp)賴氨酸(Lys)亮氨酸(Leu)異亮氨酸(Ile)苯丙氨酸(Phe)現(xiàn)在是32頁\一共有91頁\編輯于星期一氨基酸(蛋白質(zhì))的測定★★★氨基酸在紅外區(qū)和遠紫外區(qū)(小于200nm)有吸收，但在可見光下沒有吸收。

Phe、Tyr和Trp側鏈含有苯環(huán)共軛π鍵，在280nm處有吸收。蛋白質(zhì)由于含有Phe、Tyr和Trp，故可以在280nm處測定吸光度來反映其含量；核酸在260nm處測定吸光度來反映其含量?，F(xiàn)在是33頁\一共有91頁\編輯于星期一現(xiàn)在是34頁\一共有91頁\編輯于星期一氨基酸的功能：

(1)作為組建蛋白質(zhì)的元件；

(2)有的氨基酸或其衍生物具有生物活性(代謝調(diào)節(jié)、信號傳遞等)?，F(xiàn)在是35頁\一共有91頁\編輯于星期一二硫鍵現(xiàn)在是36頁\一共有91頁\編輯于星期一肽鍵現(xiàn)在是37頁\一共有91頁\編輯于星期一現(xiàn)在是38頁\一共有91頁\編輯于星期一從氨基酸到蛋白質(zhì)現(xiàn)在是39頁\一共有91頁\編輯于星期一

多羥基醛或多羥基酮稱為糖。以葡萄糖為例，葡萄糖是六碳糖3.單糖單糖的生物功能：A、作為多糖的組成元件；B、作為燃料；C、組成寡糖參與細胞信號傳遞?，F(xiàn)在是40頁\一共有91頁\編輯于星期一阿洛糖阿卓糖葡萄糖甘露糖古羅糖艾杜糖半乳糖塔羅糖甘油醛赤蘚糖核糖阿拉伯糖木糖來蘇糖蘇糖現(xiàn)在是41頁\一共有91頁\編輯于星期一(1)C2----C5均為不對稱碳原子。六碳糖有16種同分異構體。(2)天然單糖在

C2

位上羥基有固定結構方向，天然單糖大多數(shù)是D-型糖。(3)在水溶液中葡萄糖在C1---C5之間脫水通過

氧橋相聯(lián)成環(huán)狀－吡喃型。α-D-吡喃葡糖β-D-吡喃葡糖現(xiàn)在是42頁\一共有91頁\編輯于星期一4.核苷酸核苷酸分子由三個部分組成：

堿基：嘧啶、嘌呤

五碳糖：核糖或脫氧核糖

磷酸現(xiàn)在是43頁\一共有91頁\編輯于星期一

(1)

堿基—糖之間是β—糖苷鍵

(2)糖—磷酸之間是磷酸酯鍵DNA分子的基本單位:核苷酸現(xiàn)在是44頁\一共有91頁\編輯于星期一現(xiàn)在是45頁\一共有91頁\編輯于星期一5.脂類脂類是指生物體內(nèi)不溶于水而溶于有機溶劑的各種小分子。葡萄糖－－－水溶性的油脂－－－脂溶性的現(xiàn)在是46頁\一共有91頁\編輯于星期一脂類種類很多，分子結構相差較大。

A、油脂：甘油三酯

B、磷脂和鞘脂

C、固醇現(xiàn)在是47頁\一共有91頁\編輯于星期一甘油三酯分子結構現(xiàn)在是48頁\一共有91頁\編輯于星期一磷脂分子結構現(xiàn)在是49頁\一共有91頁\編輯于星期一(1)

磷脂分子可以看成是一個極性頭，兩條非極性尾巴。(2)

鞘脂分子和磷脂不同。但總體看來，也可看成一個極性頭，兩條非極性尾巴?，F(xiàn)在是50頁\一共有91頁\編輯于星期一(1)

固醇類的內(nèi)核由4個環(huán)組成(2)

一些人體重要維生素和激素是固醇(3)膽固醇是細胞的必要成份(4)血清中的膽固醇太多會促使形成動脈硬化和心腦血管疾病現(xiàn)在是51頁\一共有91頁\編輯于星期一一些固醇類化合物可以作為興奮劑使用,但同時也會對運動員帶來損害.性激素就是一種固醇類化合物雌性激素雄性激素現(xiàn)在是52頁\一共有91頁\編輯于星期一三.生物大分子

生物大分子的基本特性

結構復雜：構成生物分子的結構單元分子具有不同的排列組合，并可以進一步形成非常復雜的三維空間結構；遵循共同的建成和分解規(guī)律：生物大分子由簡單的單體小分子脫水縮合而成；分解時是通過水解反應；碳原子的不同排列方式和長短是生物分子多樣性的基礎；碳原子相互連接成鏈或成環(huán)，形成各種生物大分子的基本結構?，F(xiàn)在是53頁\一共有91頁\編輯于星期一生物大分子的基本性質(zhì)還取決于與碳骨架相連接的功能基團。生物體中的有機化合物主要含有羥基、羰基、羧基和氨基等功能基團，這些功能基團幾乎都是極性基團。功能基團的極性使得生物分子具有親水性，有利于這些化合物穩(wěn)定于有大量水分子存在的細胞中?，F(xiàn)在是54頁\一共有91頁\編輯于星期一生物大分子主要有三大類：

蛋白質(zhì)、核酸、多糖它們都是由生物小分子單體通過特有的共價鍵聯(lián)結而成。肽鍵和二硫鍵3’5磷酸二酯鍵糖苷鍵共價鍵★★★現(xiàn)在是55頁\一共有91頁\編輯于星期一三種生物大分子：蛋白質(zhì)、核酸、多糖。脂類是生物小分子?，F(xiàn)在是56頁\一共有91頁\編輯于星期一1.氨基酸通過肽鍵聯(lián)成肽鏈(蛋白質(zhì))

寡肽：含有2～20個氨基酸殘基(如二肽、五肽、八肽)

多肽：含20～50個氨基酸殘基

蛋白質(zhì)：含幾十個氨基酸殘基注意：肽鏈有方向性，氨基端(N端)，羧基端(C端)現(xiàn)在是57頁\一共有91頁\編輯于星期一一個氨基酸的羧基和另一個氨基酸的氨基脫水縮合形成肽鍵現(xiàn)在是58頁\一共有91頁\編輯于星期一一條肽鏈的兩端有不同結構和性質(zhì)：一端的氨基酸殘基帶有游離氨基，稱氨基端；另一端的氨基酸殘基帶有游離羧基，稱羧基端。現(xiàn)在是59頁\一共有91頁\編輯于星期一現(xiàn)在是60頁\一共有91頁\編輯于星期一正常人的紅細胞鐮刀狀紅細胞正常的血紅蛋白鐮刀狀紅細胞的血紅蛋白現(xiàn)在是61頁\一共有91頁\編輯于星期一蛋白質(zhì)種類的多樣性現(xiàn)在是62頁\一共有91頁\編輯于星期一對比不同動物的血紅蛋白之氨基酸序列,可以表現(xiàn)不同動物間的親緣關系?，F(xiàn)在是63頁\一共有91頁\編輯于星期一蛋白質(zhì)的高級結構★★★蛋白質(zhì)的一級結構是指肽鏈中氨基酸的排列順序；蛋白質(zhì)的二級結構是指鄰近幾個氨基酸形成的一定的結構形狀。

如：α－螺旋和β－折疊；現(xiàn)在是64頁\一共有91頁\編輯于星期一由生物小分子到生物大分子，分子增大，出現(xiàn)新的性質(zhì)。其中最主要的特點是：生物大分子有獨特的立體結構、空間構型和分子整體形狀。現(xiàn)在是65頁\一共有91頁\編輯于星期一一級結構二級結構三級結構四級結構現(xiàn)在是66頁\一共有91頁\編輯于星期一蛋白質(zhì)的三級結構是指整條肽鏈盤繞折疊形成一定的空間結構形狀。如纖維蛋白和球狀蛋白。蛋白質(zhì)的四級結構是指各肽鏈之間的位置和結構。所以四級結構只存在于具有兩條以上肽鏈的蛋白質(zhì)?，F(xiàn)在是67頁\一共有91頁\編輯于星期一血紅蛋白質(zhì)的三級結構和四級結構現(xiàn)在是68頁\一共有91頁\編輯于星期一現(xiàn)在是69頁\一共有91頁\編輯于星期一維持生物大分子高級結構的重要因素★★★C＝O

H－O

C－N

HC－O

H3N－

氫鍵離子鍵(鹽鍵)—+O——非共價鍵此外，還存在疏水作用力、范德華引力等。現(xiàn)在是70頁\一共有91頁\編輯于星期一現(xiàn)在是71頁\一共有91頁\編輯于星期一現(xiàn)在是72頁\一共有91頁\編輯于星期一A、需要多個非共價鍵才足以維持高級結構的穩(wěn)定；B、高級結構不很穩(wěn)定。生物大分子變性就是因為高級結構破壞，大分子性質(zhì)改變，生物活性喪失。但是，一級結構尚未破壞。

非共價鍵的鍵強度很小，所以現(xiàn)在是73頁\一共有91頁\編輯于星期一RNase

的變性和復性注意：雙硫鍵也在維持蛋白質(zhì)高級結構中起重要作用?，F(xiàn)在是74頁\一共有91頁\編輯于星期一蛋白質(zhì)變性使高級結構破壞變性后的蛋白質(zhì)分子還能復性現(xiàn)在是75頁\一共有91頁\編輯于星期一現(xiàn)在是76頁\一共有91頁\編輯于星期一2.單糖通過糖苷鍵聯(lián)成多糖鏈(1)貳糖對貳糖結構的了解包括弄清楚：

單糖基成份

α－還是β－糖苷鍵取代位置現(xiàn)在是77頁\一共有91頁\編輯于星期一麥芽糖的結構現(xiàn)在是78頁\一共有91頁\編輯于星期一(2)淀粉和纖維素都由葡萄糖組成，它們之間主要區(qū)別在于α－糖苷鍵和β－糖苷鍵的區(qū)別?，F(xiàn)在是79頁\一共有91頁\編輯于星期一糖原淀粉纖維素α-1,4糖苷鍵α-1,4糖苷鍵α-1,6糖苷鍵β-1,4糖苷鍵現(xiàn)在是80頁\一共有91頁\編輯于星期一現(xiàn)在是81頁\一共有91頁\編輯于星期一3.核苷酸通過磷酸二酯鍵聯(lián)成核酸(1)核酸鏈也有方向性；(2)DNA和RNA在組成成份上有差別；

DNA