化學(xué)與生命科學(xué)c課件

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1、第二章化學(xué)與生命科學(xué)瓊州學(xué)院公選課：《身邊的化學(xué)》生命科學(xué)是研究生命現(xiàn)象、生命活動(dòng)的本質(zhì)、特征和發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，以及各種生物之間和生物與環(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)。生命科學(xué)與人類(lèi)生存、人民健康、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展有著密切關(guān)系，是當(dāng)今在全球范圍內(nèi)最受關(guān)注的基礎(chǔ)自然科學(xué)。生命科學(xué)是由各個(gè)學(xué)科交叉滲透而來(lái)，其中化學(xué)在研究生物體的物質(zhì)基礎(chǔ)和生命活動(dòng)基本規(guī)律的領(lǐng)域里，發(fā)揮著重要的作用。本章從與生命活動(dòng)密切相關(guān)的蛋白質(zhì)、核酸、糖類(lèi)和一些微量元素的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)代謝為主，介紹生命中的化學(xué)的基本知識(shí)。生命科學(xué)研究不但依賴(lài)物理、化學(xué)知識(shí)，也依靠后者提供的儀器，如光學(xué)和電子顯微鏡、蛋白質(zhì)電泳儀、超速離

2、心機(jī)、X-射線儀、核磁共振分光計(jì)、正電子發(fā)射斷層掃描儀等等，舉不勝舉。2.1蛋白質(zhì)---生命的物質(zhì)基礎(chǔ)“生命是蛋白質(zhì)存在的方式，這個(gè)方式的基本因素在于它和周?chē)耐獠孔匀唤绮粩嘈玛惔x”。蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，沒(méi)有蛋白質(zhì)就沒(méi)有生命。因此，它是與生命及與各種形式的生命活動(dòng)緊密聯(lián)系在一起的物質(zhì)。機(jī)體中的每一個(gè)細(xì)胞和所有重要組成部分都有蛋白質(zhì)參與。蛋白質(zhì)占人體重量的16.3%。人體內(nèi)蛋白質(zhì)的種類(lèi)很多，性質(zhì)、功能各異，但都是由約20種氨基酸按不同比例組合而成的，并在體內(nèi)不斷進(jìn)行代謝與更新。氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位，氨基酸通過(guò)脫水縮合形成肽鏈。氨基酸的分子中既含有氨基（—NH2）又含

3、有羧基（—COOH），α氨基酸是氨基連接在羧基旁的第一個(gè)碳原子（又稱(chēng)α碳原子）上的氨基酸，可用下面的通式來(lái)表示。2.1.1蛋白質(zhì)、氨基酸和肽鍵2.1.1.1氨基酸非必需氨基酸：指人（或其它脊椎動(dòng)物）自己能由簡(jiǎn)單的前體合成，不需要從食物中獲得的氨基酸。例如甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、半胱氨酸等氨基酸。（12種）天然的氨基酸現(xiàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的有300多種，其中人體所需的氨基酸約有20種，分非必需氨基酸和必需氨基酸（人體無(wú)法自身合成）。另有酸性、堿性、中性、雜環(huán)分類(lèi)，是根據(jù)其化學(xué)性質(zhì)分類(lèi)的。必需氨基酸：指人體不能合成或合成速度不能滿足機(jī)體需要，必須從食物中直接獲得的氨基酸。例如亮氨酸、賴(lài)氨酸、

4、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸等。（8種）2.1.1.2多肽及肽鍵多肽也叫肽，是含有多個(gè)氨基酸單元的低聚物，相對(duì)分子質(zhì)量一般在10000以下，可以看成是由多個(gè)氨基酸通過(guò)氨基和羧基之間脫水縮合而成的。由氨基和羧基之間脫水形成的酰胺鍵稱(chēng)為肽鍵。肽在生物化學(xué)中是一類(lèi)重要的化合物，在生物體內(nèi)起著很重要的作用。多肽有生物活性多肽和人工合成多肽兩種。生物提取的多肽具有很強(qiáng)的活性，所以叫做活性肽。只有活性的肽才能對(duì)人體產(chǎn)生很好的效果，但是人工合成的多肽有很多是沒(méi)有活性的，是需要篩選的，只有活性肽才能被人體安全使用?；钚噪闹饕刂迫梭w的生長(zhǎng)、發(fā)育、免疫調(diào)節(jié)和新陳代謝，它在人體處于一種平衡狀態(tài)

5、，若活性肽減少后，人體的機(jī)能發(fā)生重要變化，對(duì)于兒童來(lái)說(shuō)，他的生長(zhǎng)、發(fā)育變得緩慢，甚至停止，長(zhǎng)久下去就形成了侏儒，對(duì)成年人或老年人，缺少活性肽后，自身的免疫力就會(huì)下降，新陳代謝紊亂，內(nèi)分泌失調(diào)，引起各種疾病的產(chǎn)生，如失眠、身體消瘦或浮腫。由于活性肽還作用于神經(jīng)系統(tǒng)，因此人體就會(huì)變得動(dòng)作遲緩，頭腦不再聰慧，更主要的是活性肽減少，直接引起人身體各部位逐漸出現(xiàn)全面衰老，引發(fā)各種疾病。2.1.1.3蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是一類(lèi)重要的生物高分子，不同的蛋白質(zhì)具有各種不同的生理功能。與多肽相同它是否各種α氨基酸通過(guò)酰胺鍵即肽鍵聯(lián)成的長(zhǎng)鏈分子，這種長(zhǎng)鏈稱(chēng)為肽鏈。許多蛋白質(zhì)還包含有非肽鏈結(jié)構(gòu)的其他組成成分

6、，這叫配基或輔基。人體內(nèi)蛋白質(zhì)的種類(lèi)很多，性質(zhì)、功能各異，但都是由約20種氨基酸按不同比例組合而成的，那20種氨基酸能排列組合成多少種蛋白質(zhì)呢？1017種。而且一般蛋白質(zhì)有500個(gè)以上的氨基酸，它所排列出來(lái)的總數(shù)是10600多種，所以排列出來(lái)的花樣是無(wú)窮無(wú)盡的。一、蛋白質(zhì)的分類(lèi)按蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)：?jiǎn)渭兊鞍踪|(zhì)和結(jié)合蛋白質(zhì)。輔基：脂肪、糖、核酸等。按蛋白質(zhì)的形狀：纖維蛋白和球蛋白。按蛋白質(zhì)的形狀：纖維蛋白和球蛋白。按蛋白質(zhì)的功能：活性蛋白質(zhì)和非活性蛋白質(zhì)?；钚缘鞍踪|(zhì)，如酶、激素、抗體等；非活性蛋白質(zhì)，如膠原蛋白、角蛋白、彈性蛋白等。二、常見(jiàn)蛋白質(zhì)◆纖維蛋白:一類(lèi)主要的不溶于水的蛋白質(zhì)，

7、通常都含有呈現(xiàn)相同二級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈。許多纖維蛋白結(jié)合緊密，并為單個(gè)細(xì)胞或整個(gè)生物體提供機(jī)械強(qiáng)度，起著保護(hù)或結(jié)構(gòu)上的作用?！羟虻鞍?緊湊的，近似球形的，含有折疊緊密的多肽鏈的一類(lèi)蛋白質(zhì)，許多都溶于水。典形的球蛋白含有能特異的識(shí)別其它化合物的凹陷或裂隙部位?！艚堑鞍?由處于α-螺旋或β-折疊構(gòu)象的平行的多肽鏈組成不溶于水的起著保護(hù)或結(jié)構(gòu)作用蛋白質(zhì)?！裟z原蛋白:是動(dòng)物結(jié)締組織最豐富的一種蛋白質(zhì)，它是由原膠原蛋白分子組成。原膠原蛋白是一種具有右手超螺旋結(jié)構(gòu)的蛋白。每個(gè)原膠原分子都是由3條特殊的左手螺