第2章 生命的化学特征

动物生物化学·第二章生命科学技术学院动物生物化学教研组制作动物生物化学AnimalBiochemistry甘肃省精品课程主讲教师杨学山动物生物化学·第二章·MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1714110225171_0生命科学技术学院动物生物化学教研组制作第2章生命的化学特征2.2生物体系中的非共价作用力2.3生物大分子2.4其它有机分子2.1生命物质中的元素2.5生物能量学2.6水生物体内的物质组成动物生物化学·第二章·前言生命科学技术学院动物生物化学教研组制作生物体由水、有机物和无机盐三类物质组成。2.1生命物质中的元素生命与非生命物质在化学组成上有很大的差异，然而组成生命物质的元素都是存在于非生命界的元素。动物生物化学·第二章·第一节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作元素周期表中各种元素在生命机体中的丰度氢氧碳氮硫磷钾钠氯钙镁其他微量元素①碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）：占元素总量的99%，是构成生物有机体最基本的元素。这4种元素易形成稳定的共价分子，所以众多的有机分子都是由这4种元素组成的。C原子还可与与O和N形成单键或双键，构成形式多样的碳骨架，是生物分子多样性的化学基础。C原子可形成4个碳碳共价单键，呈四面体，可自由旋转，所以生物分子有特有的形状和大小。动物生物化学·第二章·第一节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作动物生物化学·第一章·第一节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作表2‑1生物分子中的共价键与键能单键键能（kJ/mol）双键键能（kJ/mol）O-H458C=O708H-H433C=N612P-O416C=C608C-H413P=O500C-O350三键**键能（kJ/mol）C-C346C≡C813S-H338C-N297C-S258N-O220S-S212键能指键断裂所需要的能量，**生物分子中很少见。②硫（S）、磷（P）：可以形成相对比较弱的化学键，在化学基团和能量转移中有重要作用。如巯基用于携带和转移脂酰基，磷酰基用于贮存和转移化学能。③钾（K）、钠（Na）、氯（Cl）、钙（Ca）、镁（Mg）：维持细胞容积、渗透压、离子平衡和膜电位。钠、钾离子维持神经肌肉正常兴奋性，钾离子参与糖原合成和蛋白质代谢。镁离子是300多种酶的辅因子。钙离子是骨骼的主要成分，广泛参与神经、肌肉的调节活动，参与物质的转运与分泌、血液凝固及细胞信号传导等生理活动。动物生物化学·第二章·第一节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作④其他的微量元素：主要有铁与铜，其化学价可变（Cu2+/Cu+，Fe3+/Fe2+），在生物氧化过程中作为电子递体，是许多酶的辅因子。铁也是血红蛋白和肌红蛋白的必需成分。还有Zn2+，Mn2+，Mo2+和I等也有重要生理功能。动物生物化学·第二章·第一节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作动物生物化学·第二章·第二节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作范德华力接触距离0距离能量排斥吸引范德华力接触距离0距离排斥吸引范德瓦尔接触距离2.3生物大分子参与生命有机体活动的许多分子是非常巨大的，我们把生物机体中这些巨大的分子称为生物大分子（biologicalmacromolecules）。例如，大肠杆菌有DNA分子质量2.2×109u，蛋白质从几个质量单位到几百万个质量单位。细胞内，首先由单体（如氨基酸、核苷酸、葡萄糖等）通过共价键聚合成线形多聚体（如多肽链等），再通过非共价形成特定空间结构，发挥不同的生物功能。动物生物化学·第二章·第三节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作动物生物化学·第二章·第三节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作线粒体DNA胰岛素结晶糖原颗粒糖原核酸、蛋白质和多糖是主要的生物大分子动物生物化学·第二章·第三节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作生物大分子是表现生命特征的基本物质。核酸是遗传大分子，是遗传信息贮存、传递和表达的载体。蛋白质是功能大分子，是生物体形态、结构和功能的体现者。血红蛋白的空间结构2.4其它有机分子①类脂：类脂（如磷脂）在水溶液中溶解性较差，兼具亲水和亲脂特性（两性分子，双亲分子）。磷脂分子构成了生物膜的“骨架”——脂质双层。②最基本小分子物质：核苷酸——核酸的基本构件；氨基酸——蛋白质的基本构件；葡萄糖——多糖的基本构件；脂肪酸、胆碱、甘油等——合成脂类的原料。③代谢中间物。动物生物化学·第二章·第四节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作2.5生物能量学生物能量学（bioenergetics）研究生命有机体传递和消耗能量的过程，阐明能量的转换和交流的基本规律。动物生物化学·第二章·第五节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作能量总是从能态较高的物体流向能态较低的物体。这些过程都是自发的。自发过程释放能量，而且其中一部分做功，从而推动非自发过程的进行。自发过程中能做功的能量称为自由能。2.5.1自由能动物生物化学·第二章·第五节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作体系可做功的能量（自由能）=体系总能量-不被利用做功的能量G=H-S·TG表示自由能；H表示体系总能量；S·T表示不能被利用做功的能量；S为熵值，T为绝对温度。自由能是一个状态函数。在等温等压条件下，体系从一种状态转变为另一种状态时，自由能的改变为：ΔG=ΔH–ΔS∙T在自发过程中，自由能的改变为负值,表示释放的自由能可以用来做功。而在非自发过程中，其变化是正值，表示这种改变要从外界输入能量才能实现。动物生物化学·第二章·第五节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作2.5.2ATP动物体是化能营养生物，能量来自食物的氧化分解作用。例如，动物体每氧化1mol葡萄糖为CO2和H2O时，放出的总能量为：ΔH=-2817.72kJ，其中以热的形式散失的能量为：ΔS·T=-1205.80kJ，其自由能的改变为：ΔG=ΔH-ΔS·T=-2817.72-(-1205.80)=-1611.92kJ即有1611.92kJ的能量被动物体用做功（物质合成、肌肉收缩、主动运输等）。动物生物化学·第二章·第五节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作动物体内物质氧化释放出的自由能不是直接去做功，而是首先转变为一种特殊的载体——ATP。ATP是动物体内自由能转换的通用货币，是自由能的直接供应体。ATP+H2OADP+PiΔG=-30.57kJ/molAMP+PPiATP+H2OΔG=-30.57kJ/molATP、AMP和ADP三者可以相互转变。ATP+AMPADP+ADP腺苷酸激酶动物生物化学·第二章·第五节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作ATP是在能量的推动下，由ADP与Pi结合而成，这一过程称为磷酸化过程。而能量则来自于细胞内的电子流动过程，细胞是一个高效率的能量转换器。动物生物化学·第二章·第五节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作ATP释放出的自由能可以直接用于推动体内任何一种需要输入自由能的反应。ATP是自由能的载体，它能推动那些不输入自由能在热力学上就不能进行的反应。这种推动作用是以ATP与需能反应发生偶联的方式进行的。例如：由乙酰CoA羧化为丙二酸单酰CoA的反应：CH3CO~SCoA+CO2乙酰CoAATPADP+Pi丙二酸单酰CoA如无ATP，则ΔG=+18.84kJ/mol，属于非自发性反应。动物生物化学·第二章·第五节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作2.5.3生物体中的能量偶联反应乙酰CoA+CO2+ATP+H2O丙二酸单酰CoA+ADP+Pi有“ATP+H2O→ADP+Pi”这一放能反应与“乙酰CoA+CO2→丙二酸单酰CoA”这一耗能反应偶联，ΔG=-18.59kJ/mol， 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 果是一个产能反应。动物生物化学·第二章·第五节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作根据推算，一个ATP分子水解释放出的能量，可使偶联反应的产物与反应的平衡比增大约108倍。如果是n个ATP分子水解则会使一个偶联反应的平衡比增大为10n8倍。因此，只要使一个热力学上非自发反应与足够的ATP分子的水解反应相偶联，就可使之成为自发反应。2.6水动物生物化学·第二章·第六节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作水一般占成年动物体重的60%～70%。幼年动物的含水量比成年动物的含水量大，瘦弱的动物比肥胖的动物含水量大。例如，人体4个月的胎儿含水91%，成人则为65%。动物体各个组织的含水量亦有差别。例如，骨为22%，肌肉76%，脑70%～84%，心肌79%，肝脏70%，皮肤72%，血液83%。动物生物化学·第二章·第六节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作水分子结构图水分子既是氢键的受体，又是氢键的供体，既有很强成氢键的能力，又能削弱极分子之间的静电引力或妨碍氢键的形成。动物生物化学·第二章·第六节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作水分子竞争羰基氧与亚氨基氮之间的氢键动物生物化学·第二章·第六节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作水溶液中的离子动物体内水的存在形式自由水：结合水：流动于血液、组织和细胞内外之间。自由水的含量可因动物体生理状况的改变而改变。与蛋白质、多糖、磷脂等结合成亲水胶体，其流动性显著降低。结合水的含量不受生理状况的影响。动物生物化学·第二章·第六节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作①流动性大，无孔不入。是物质转运的良好载体，是物质吸收、运输和排泄的介质。②介电常数高（80），溶解力强。是极性物质的良好溶剂，是物质代谢的介质，并积极参加代谢。③热容大，汽化热高。是动物体散热（通过出汗以及皮肤和肺的蒸发）的介质。④参与形成亲水胶体，使蛋白质、多糖、磷脂等借助于亲水胶体形式存在于体液中。水的特性与功能动物生物化学·第二章·第六节生命科学技术学院动物生物化学教研组制作动物生物化学·第二章生命科学技术学院动物生物化学教研组制作本章结束