1、第02章 生物分子導(dǎo)論,龍中兒 生命科學(xué)學(xué)院,第02章 生物分子導(dǎo)論,生命的化學(xué)組成,生物分子的三維結(jié)構(gòu),生物結(jié)構(gòu)中的非共價力,水和生命,第一節(jié) 生命的化學(xué)組成,生命元素,生物分子,一、生命元素,第一節(jié) 生命的化學(xué)組成,1. 概念,生物體內(nèi)存在/維持生命活動所必需的元素,生命元素,常量元素,微量元素,(宏量元素),占生物體總質(zhì)量0.01%以上,占生物體總質(zhì)量0.01%以下,(痕量元素),如：碳、氫、氧、氮、磷、硫、氯、鉀、鈉、鈣、鎂等,如鐵、硅、鋅、銅、溴、錫、 錳等,一、生命元素,第一節(jié) 生命的化學(xué)組成,2. 存在形式,形成共價鍵,如：C、H、O、N、P、S,單原子離子,如：Na+、Mg2+

2、、Cl-、K+、Ca2+等,一、生命元素,第一節(jié) 生命的化學(xué)組成,3. 功能,二、生物分子,第一節(jié) 生命的化學(xué)組成,生物分子（Biomolecular）泛指構(gòu)成生物體的蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂質(zhì)以及它們的構(gòu)件分子和中間代謝物等。,也稱為單體（Monomer）如氨基酸、核苷酸、單糖,組成生物體的化合物,有機(jī)化合物,無機(jī)化合物,具有共價結(jié)合碳架的分子,1. 概念,二、生物分子,第一節(jié) 生命的化學(xué)組成,2. 種類,蛋白質(zhì),核酸,多糖,脂質(zhì),氨基酸,核苷酸,單糖,脂肪酸,抗生素,激素,生物堿,第二節(jié) 生物分子的三維結(jié)構(gòu),生物分子的大小,立體異構(gòu)現(xiàn)象,三維結(jié)構(gòu)的分子模型,一、生命分子的大小,第二節(jié) 生命分

3、子的三維結(jié)構(gòu),二、立體異構(gòu)現(xiàn)象,第二節(jié) 生命分子的三維結(jié)構(gòu),1. 概念,指具有相同結(jié)構(gòu)式的分子，其（共）價鍵具有不同三維空間關(guān)系的現(xiàn)象,立體異構(gòu)體(Stereoisomer),立體異構(gòu) (Stereoisomerism),二、立體異構(gòu)現(xiàn)象,第二節(jié) 生命分子的三維結(jié)構(gòu),2. 種類,同分異構(gòu),構(gòu)造異構(gòu),立體異構(gòu),構(gòu)型異構(gòu),構(gòu)象異構(gòu),碳鏈（碳架）異構(gòu),官能團(tuán)異構(gòu),官能團(tuán)位置異構(gòu),互變異構(gòu),二、立體異構(gòu)現(xiàn)象,第二節(jié) 生命分子的三維結(jié)構(gòu),3. 構(gòu)型(Configuration),用以規(guī)定立體異構(gòu)體中價鍵在空間的相對取向。,概念,二、立體異構(gòu)現(xiàn)象,第二節(jié) 生命分子的三維結(jié)構(gòu),3. 構(gòu)型(Configura

4、tion),產(chǎn)生原因,分子中雙鍵或環(huán)的存在,幾何異構(gòu)體/順反異構(gòu)體,不具有旋光性,具有明顯差異的性質(zhì)/物理、化學(xué)、生物活性,旋光物質(zhì)使偏振光振動面旋轉(zhuǎn)的性質(zhì),二、立體異構(gòu)現(xiàn)象,第二節(jié) 生命分子的三維結(jié)構(gòu),3. 構(gòu)型(Configuration),產(chǎn)生原因,分子中手性中心的存在,光學(xué)異構(gòu)體,一般具有旋光性,異構(gòu)體的產(chǎn)生必然伴隨著共價鍵的斷裂和重排,二、立體異構(gòu)現(xiàn)象,第二節(jié) 生命分子的三維結(jié)構(gòu),3. 構(gòu)型(Configuration),表示方法,透視式（三維結(jié)構(gòu)）,二、立體異構(gòu)現(xiàn)象,第二節(jié) 生命分子的三維結(jié)構(gòu),3. 構(gòu)型(Configuration),表示方法,Fischer 投影式,可以沿紙面旋

5、轉(zhuǎn)，但不能離開紙面翻轉(zhuǎn),二、立體異構(gòu)現(xiàn)象,第二節(jié) 生命分子的三維結(jié)構(gòu),3. 構(gòu)型(Configuration),表示方法,Fischer 投影式,可以沿紙面旋轉(zhuǎn)，但不能離開紙面翻轉(zhuǎn),二、立體異構(gòu)現(xiàn)象,第二節(jié) 生命分子的三維結(jié)構(gòu),3. 構(gòu)型(Configuration),表示方法,Fischer 投影式,可以旋轉(zhuǎn)180，但不能旋轉(zhuǎn)90或270,二、立體異構(gòu)現(xiàn)象,第二節(jié) 生命分子的三維結(jié)構(gòu),3. 構(gòu)型(Configuration),表示方法,Fischer 投影式,可以旋轉(zhuǎn)180，但不能旋轉(zhuǎn)90或270,二、立體異構(gòu)現(xiàn)象,第二節(jié) 生命分子的三維結(jié)構(gòu),3. 構(gòu)型(Configuration),標(biāo)記方

6、法,D / L標(biāo)記法,D-(+)-甘油醛 L-(-)-甘油醛,*D、L與 “+、-” 沒有必然的聯(lián)系,二、立體異構(gòu)現(xiàn)象,第二節(jié) 生命分子的三維結(jié)構(gòu),3. 構(gòu)型(Configuration),標(biāo)記方法,R / S標(biāo)記法,A. 三維結(jié)構(gòu),二、立體異構(gòu)現(xiàn)象,第二節(jié) 生命分子的三維結(jié)構(gòu),3. 構(gòu)型(Configuration),標(biāo)記方法,R / S標(biāo)記法,B. Fischer 投影式,二、立體異構(gòu)現(xiàn)象,第二節(jié) 生命分子的三維結(jié)構(gòu),4. 構(gòu)象(Conformation),指有機(jī)分子中由于單鍵的自由旋轉(zhuǎn)以及鍵角有一定的柔性，具有同一結(jié)構(gòu)式和相同構(gòu)型的分子在空間可有多種形態(tài)，這些形態(tài)稱為構(gòu)象。,乙烷分子的不同構(gòu)象,二、立體異構(gòu)現(xiàn)象,第二節(jié) 生命分子的三維結(jié)構(gòu),4. 構(gòu)象(Conformation),指有機(jī)分子中由于單鍵的自由旋轉(zhuǎn)以及鍵角有一定的柔性，具有同一結(jié)構(gòu)式和相同構(gòu)型的分子在空間可有多種形態(tài)，這些形態(tài)稱為構(gòu)象。,二、立體異構(gòu)現(xiàn)象,第二節(jié) 生命分子的三維結(jié)構(gòu),4. 構(gòu)象(Conformation),描述有機(jī)分子的動態(tài)立體化學(xué)，反映有機(jī)分子中原子或原子基團(tuán)在空間的實際排列。,三維結(jié)構(gòu)(Three-dimensional structure),構(gòu)象體或構(gòu)象異構(gòu)體,第二節(jié) 生命