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《細胞的分子組成》PPT課件.ppt

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生物化學 細胞的分子組成生物化學部分(一)細胞的化學成分水、無機鹽、糖類、脂類、蛋白質、核酸、酶、維生素和輔酶(一)水:結合水、自由水 ;自由水比例增加時,代謝活躍;結合水含量增加,代謝下降,細胞和生物體的抗寒、抗熱、抗旱性則會提高。(二) 無機鹽3、參與調節生物體的代謝活動 1、構成組織或生物體某些復雜化合物的重要組成成分2、對細胞的滲透壓和pH值起著重要的調節作用1、下列水的哪種特性有利于體內的化學反應?A、流動性大B、極性強C、比熱大D、潤滑作用C(三)糖類單糖、寡糖、多糖、糖復合物(1) 單糖是最簡單的糖,不能被水解為更小的單位。單糖通常含有3、4、5、6或7個碳原子,分別稱為丙糖、丁糖、戊糖、已糖和庚糖。天然存在的單糖一般都是D-構型。單糖分子既可以開鏈形式存在,也可以環式結構形式存在,在環式結構中如果第一位碳原子上的OH與第二位碳原子的-OH在環的同一面,稱為α-型;如果-OH是在環的兩面,稱β-型。1、單糖 (2)生物體中重要的單糖 ①丙糖 如甘油醛(醛糖)和二羥丙酮(酮糖) ②戊糖 戊糖中最重要的有核糖(醛糖)、脫氧核糖(醛糖)和核酮糖(酮糖) ③己糖 葡萄糖、果糖和半乳糖 2、寡糖:由2~6個單糖縮合而成的糖。最多的寡糖是雙糖,如麥芽糖、蔗糖、纖維二糖、乳糖 人和哺乳動物的乳汁中特有的雙糖水解后的產物是( 一分子半乳糖和一分子葡萄糖)3、多糖(1)淀粉 直鏈淀粉和支鏈淀粉 直鏈淀粉是α-D-葡萄糖基以α-1,4-糖苷鍵連接的多糖鏈,支鏈淀粉分子中除有α-1.4-糖苷鍵的糖鏈外,還有α-1,6-糖苷鍵連接的分支處,淀粉有呈色反應,直鏈淀粉遇碘呈為藍色,支鏈淀粉遇碘呈為紫紅色。 (2)糖原 α-D-葡萄糖基以α-1,4-糖苷鍵連接而成的,但糖原的分支比支鏈淀粉多,糖原遇碘變為紅褐色。(3)纖維素 由β-D-葡萄糖基借β-1,4-糖苷鍵連接的沒有分支的同多糖。 (4)幾丁質(甲殼素) 昆蟲和甲殼類外骨骼的主要成分為幾丁質,是N-乙酰-D-氨基葡萄糖以β-1,4-糖苷鍵縮合成的同多糖。 (5)糖胺聚糖(粘多糖) 是一種由重復的二糖單位組成的線狀多聚物。糖胺聚糖主要有透明質酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸角質素、肝素以及硫酸乙酰肝素。習題下列物質具有還原性糖的是( )A、蔗糖B、麥芽糖C、淀粉D、纖維素B(四)脂類不溶于水,但能溶于非極性有機溶劑; O元素含量低,C、H元素含量高 ,徹底氧化后可以放出更多能量 1、三酰甘油(脂肪) 天然脂肪酸都是L-型 ;動物脂肪大多富含飽和脂肪酸,在室溫下為固態,植物油含大量油酸和亞油酸,在室溫下為液態 ;哺乳動物和人,亞油酸和亞麻酸為必需脂肪酸 2、磷脂(甘油磷脂) 磷脂酸是最簡單的磷脂,分子中的H為膽堿、膽胺、絲氨酸所取代,則分別成為卵磷脂、腦磷脂,絲氨酸磷脂等。通常磷脂分子中的2個脂肪酸總有一個是不飽和的,因此2個脂肪酸鏈不是平行并列的,其中一個(不飽和脂肪酸)總是有折彎。 3、類固醇:基本結構是環戊烷多氫菲。最熟知的是膽固醇,膽固醇是動物膜和神經髓鞘的主要成份。性激素、維生素D和腎上腺皮質激素也都屬于類固醇。 4、萜類:由不同數目的異戊二烯連接而成的分子。維生素A(視黃醇)、維生素E、維生素K、類胡蘿卜素都是萜類。β-類胡蘿卜素裂解就成2個維生素A,維生素A可氧化成視黃醛,對動物感光活動有重要作用。5、蠟:由高碳脂肪酸和高碳醇或固醇所形成的脂,它存在于皮膚、毛皮、羽毛、樹葉、昆蟲外骨骼中,起保護作用。(五)蛋白質 1、蛋白質的原元素組成:氮的含量在多種的蛋白質比較接近,平均為16%,因此用凱氏(kjelahl)法定N,受檢物質中含蛋白質量為N含量的6.25倍 。 2、蛋白質的氨基酸組成(1)氨基酸的結構天然蛋白質中存在的氨基酸(除脯氨酸)都是L-a-氨基酸 COOH | NH2 —C— H | R L- a-氨基酸(2)氨基酸的分類:①根據R基因極性不同,氨基酸可分為:非極性氨基酸和極性氨基酸②必需氨基酸和非必需氨基酸:必需氨基酸包括亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸、色氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸等8種。精氨酸和組氨酸為半必需氨基酸。(3)氨基酸的主要理化性質①一般的物理性質:α-氨基酸呈無色結晶,熔點高,一般在2000C以上。易溶于酸、堿,但不溶于有機溶劑。 調節溶液的pH值,使氨基酸的氨基和羧基的解離度相等,即氨基酸的電荷為O,氨基酸在電場中不移動,此時溶液的pH值為氨基酸的等電點,用pI表示。 在等電點時,氨基酸溶解度最小,容易沉淀。②兩性解離和等電點 ③紫外吸收光譜:在遠紫外光區有光吸收,在近紫外光區有色氨酸最大吸收波長為279nm,酪氨酸最大吸收波長278nm,苯丙氨酸最大吸收波長為259nm。④重要的化學反應:a-氨基能與茚三酮反應產生藍紫色沉淀(脯氨酸和羥脯氨酸則產生黃色沉淀);a-氨基可與亞硝酸反應產生氮氣,計算出氨基酸的量;一些氨基酸的R基團能與特殊的試劑發生呈色反應。3、蛋白質的結構 (1)一級結構:又稱為初級結構或化學結構,指蛋白質分子內氨基酸的排列順序 (2)二級結構:指多肽鏈本身繞曲折疊成有規律的結構或構象。這種結構是以肽鏈內或肽鏈間的氫鍵來維持的。①α-螺旋 ②β-折疊③β-轉角④自由回轉(4)三級結構:維持三級結構的作用力主要是一些次級鍵,包括氫鍵、鹽鍵、疏水鍵和范德華力等。 (5)四級結構:具有三級結構的亞單位通過氫鍵、鹽鍵、疏水鍵和范德華力等弱作用力聚合而成的特定構象。 維系蛋白質分子的一級結構:肽鍵、二硫鍵維系蛋白質分子的二級結構:氫鍵維系蛋白質分子的三級結構:疏水相互作用力、氫鍵、范德華力、鹽鍵維系蛋白質分子的四級結構:范德華力、鹽鍵3、蛋白質的理化性質(1)膠體性質 :布朗運動、丁達爾現象、不能通過半透膜;蛋白質顆粒比較穩定,不易沉淀 (2)兩性電解質 (3)沉淀反應:破壞蛋白質的水膜及中和蛋白質的電荷出現沉淀現象。高濃度鹽類(如硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等,稱為鹽析),有機溶劑(如酒精、丙酮),重金屬鹽(如硝酸銀、醋酸鉛、三氯化鐵等),某些酸類(如苦味酸、單寧酸等)。(4)變性 :使其分子的空間結構改變,導致其理化性質、生物活性都發生改變。不發生一級結構的破壞;而主要發生氫鍵、疏水鍵的破壞。生物活性喪失,溶解度降低?;瘜W因素有強酸、強堿、重金屬離子、尿素、酒精、丙酮等;物理因素有加熱震蕩或攪拌、超聲波、紫外線及X射線照射等。(5)紫外吸收: 280nm的紫外光下,有最大吸收峰。是由于肽鏈中酪氨酸和色氨酸的R-基。省略部分。的物質稱為抑制劑。1.酶的國際系統分類法(1)國際系統分類法分類原則 國際生物化學聯合會酶學委員會提出的酶的國際系統分類法的分類原則是:將所有已知順按其催化的反應類型分為六大類,即氧化還原酶類、轉移酶類、水解酶類、裂解酶類、異構酶類、合成酶類,分別用1,2,3,4,5,6的編號來表示;根據底物分子中被作用的基團或鍵的性質,再將每一大類分為若干亞類,每一亞類又分為若干亞亞類;然后再把屬于這一亞亞類的酶按順序排好。這樣就把已知的酶分門別類地排成一個表,稱為酶表。每一種酶在這個表中的位置可用一個統一的編號來表示。每個編號由四個數字組成:如催化乳酸脫氫轉變為丙酮酸的乳酸脫氫酶,編號為ECl.l.l.27。EC指國際酶學委員會的縮寫;第一個1,代表該酶屬于氧化還原酶類;第二個1,代表該酶屬于氧化還原酶類中的第一亞類,催化醇的氧化;第三個1,代表該酶屬于氧化還原酶類中第一亞類的第一亞亞類;第四個數字表明該酶在一定的亞亞類中的排號 (2)六大酶類的特征 ①氧化還原酶:催化氧化還原反應的酶。 反應通式:AH2+B A+BH2 如琥珀酸脫氫酶、醇脫氫酶、多酚氧化酶等。 ②轉移酶:催化分子間基團轉移的酶。 反應通式:AR+B A+BR 如谷丙轉氨酶、膽堿轉乙酰酶等。③水解酶:催化水解反應的酶。 反應通式:AB+H20 A0H+BH 如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。 ④裂解酶:催化非水解地除去底物分子中的基團及其逆反應的酶。 反應通式:AB A+B 如草酰乙酸脫竣酶、碳酸酐酶等。⑤異構酶:催化分子異構反應的酶。 反應通式:A B 如葡糖磷酸異構酶、磷酸甘油酸磷酸變位酶等。 ⑥合成酶:與ATP的一個焦磷酸鍵斷裂相偶聯,催化兩個分子合成一個分子的酶。 反應通式:A+B+ATP AB+ADP+Pi。如天冬酰氨合成酶、丙酮酸羧化酶等。2.酶的命名根據酶學委員會的建議,每一種酶都給以兩個名稱。一個是系統名,一個是慣用名。 (1)系統命名法:包括兩部分,即底物名稱及反應類型。若酶反應中有兩種底物起反應,則這兩種底物均需表明,當中用“:”分開。例如,草酸氧化酶其系統名稱為草酸:氧氧化酶。(2)習慣命名法:通常依據酶作用的底物及反應類型來命名。如催化乳酸脫氫變成丙酮酸的酶稱為乳酸脫氫酶。催化草酰乙酸脫去C02變為丙酮酸的酶稱草酸乙酸脫羧酶。對于催化水解作用的酶。一般在酶的名字上省去反應類型,如水解蛋白的酶稱蛋白酶,水解淀粉的酶稱淀粉酶。有時為了區別同一類酶,還可以在酶的名稱前面標上來源。如胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等。1.下列關于酶的活性中心的敘述哪些是正確的 A.所有的酶都有活性中心 B.所有酶的活性中心都含有輔酶 C.酶的必需基團都位于活性中心之內 D.所有抑制劑都作用于酶的活性中心 E.所有酶的活性中心都含有金屬離子2.表示酶活性是溫度的函數。在溫度t1時:A.底物能量太高不能與酶形成穩定的復合物 B.反應自發進行,不需要酶的參加C.反應產物變得不穩定 D.酶的熱變性發生。AD3. 蛋白質變性是由于A. 氫鍵被破壞 B. 肽鍵斷裂C. 蛋白質降解 D. 水化層被破壞及電荷被中和E. 亞基的解聚4.鹽析法沉淀蛋白質的原理是 A.中和電荷、破壞水化膜 B.與蛋白質結合成不溶性蛋白鹽C.降低蛋白質溶液的介電常數 D.使蛋白質溶液成為PI AA(六)核酸1、核酸的組成成分(1)戊糖:β-D-核糖和 β-D-2-脫氧核糖。(2)堿基:一:嘌呤,為雙環分子,一般有腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G) ;二:嘧啶,為單環分子,一般有胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)、尿嘧啶(U)。(3)核苷:戊糖+堿基。(4)核苷酸:核苷的磷酸酯。生物體內的游離核苷酸多為5'-核苷酸。(5)體內重要的游離核苷酸及其衍生物1、腺苷一磷酸(AMP);腺苷二磷酸(ADP);腺苷三磷酸(ATP);2 、NAD+、NADP+: NAD+是輔酶I,全稱是煙堿胺腺嘌呤二核苷酸NADP+是輔酶II,全稱煙堿胺腺嘌呤二核苷酸磷酸是很多脫氫酶的輔酶,遞氫體2、核酸的結構(1)DNA的結構①一級結構:3`,5`-磷酸二酯鍵 長鏈從5`-向3`-端延伸。②二級結構 A、分子由兩條多脫氧核苷酸鏈反向平行(一條鏈是3,→5,,另一條鏈為5,→3,), 圍繞著同一個軸,右手盤旋成一個右平行螺旋結構,螺旋的直徑為2nm;B、磷酸和脫氧核糖在螺旋體的外側,通過磷酸二酯鍵連結形成DNA分子的骨架;C、堿基對位于螺旋體內側,按A與T,C與G配對,A-T對有2個氫鍵,C-G對有3個氫鍵,D、螺旋表面有一條大溝和一條小溝,這兩條溝對 DNA和蛋白質的相互識別是很重要的。DAN雙螺旋結構很穩定,有3種化學鍵維持:互補堿基之間的氫鍵,堿基對之間的堿基堆集力,以及主鏈上帶負電的磷酸溶液陽離子之間的離子鍵,其中堿基堆集力起主要作用。③三級結構:DNA的三級結構是指雙螺旋DNA的扭曲或再螺旋。超螺旋是DNA三級結構的基本形式。(2)RNARNA分為三大類:核糖體RNA、信使RNA、轉運RNA①一級結構②二級結構tRNA的二級結構是三葉草型的,一般由四臂四環組成③三級結構 tRNA的三葉形的二級結構變成三級結構為倒L型,tRNA發揮生物功能以其倒L型三級結構為基礎。3、核酸的性質(1)一般理化性質:核酸既有磷酸基,又有堿性基團,是兩性電解質,因磷酸的酸性強,通常表現為酸性。DNA為白色纖維狀固體,RNA為白色粉末,都微溶于水,不溶于一般有機溶劑,常用乙醇從溶液中沉淀核酸。D-核糖與濃鹽酸和苔黑酚(甲基間苯二酚)共熱產生綠色,D-2-脫氧核糖 與酸和二苯胺一同加熱產生藍紫色。(2)核酸的紫外吸收性質:核酸中的嘌呤和嘧啶環的共軛體系強烈吸收260~290nm波段紫外光,最大吸收值在260nm處。 。(3)核酸的變性和復性 核酸的變性是雙螺旋區氫鍵斷裂,不涉及磷酸二酯鍵的斷裂,不破壞一級結構。 核酸變性后,紫外吸收值明顯增高,粘度下降,生物功能部分或全部消失。影響因素:溫度、有機溶劑、酸堿度、尿素等DNA的熱變性是爆發性的。引起熱變性的溫度稱之為熔點或解鏈溫度,用Tm表示。DNA的Tm指增色效應達到最高值一半時的溫度。組成DNA的堿基中的G-C的值越高,Tm越高。(G-C)%=(Tm-69.3)×2.44DNA復性:變性的核酸在一定條件下可以重新締合成雙螺旋的過程。變性核酸復性時需要緩慢冷卻,故稱退火。1 下列關于DNA雙螺旋結構模型的敘述哪一項是錯誤的 A. 兩條鏈方向相反 B. 兩股鏈通過堿基之間的氫鍵相連 C. 為右手螺旋,每個螺旋為10個堿基對 D. 嘌呤堿和嘧啶堿位于螺旋外側D2.DNA的熱變性特征是:A.堿基間的磷酸二酯鍵斷裂 B.一種三股螺旋的形成C.粘度增高 D.熔解溫度因G-C對的含量而異E.在260nrn處的光吸收降低D
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