1、 第二章第二章 生命的化学特征生命的化学特征 C，H，O，N化学成分的同一性化学成分的同一性一一 生命物质中的元素生命物质中的元素 硫和磷 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-SH用于携带和转移脂酰基，磷酰基用于贮存和转移化学能钾、钠、氯、钙、镁 维持细胞渗透压、细胞容积、离子平衡、细胞膜电位 钠、钾离子 神经肌肉正常兴奋性，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，参与广泛的细胞生理活动，如物质的转运与分泌，血液凝固，是细胞信号传导的第二信使等其他的微量元素 主要有铁与铜，化学价可变（Cu2+/Cu+，Fe3+/Fe2+），
2、在生物氧化过程中作为电子递体，是许多酶的辅因子。还有Zn 2+，Mn 2+，Mo 2+和I 等也有重要生理功能。Elemental abundance in seawater,the human body,and the earths crust*Seawater(%)Human body(%)Earths crust(%)H66H63O47O33O25.5Si28Cl0.33C9.5Al7.9Na0.28N1.4Fe4.5Mg0.033Ca0.31Ca3.5S0.017P0.22Na2.5Ca0.0062Cl0.08K2.5K0.0060K0.06Mg2.2C0.0014 二二 生物大分子生
3、物大分子糖类糖类脂类脂类蛋白质蛋白质核酸核酸三三 生命体系中的非共价作用力生命体系中的非共价作用力 生物大分子的三维结构主要靠生物大分子的三维结构主要靠次级键次级键维持维持弱键对生物分子结构与功能很重要弱键对生物分子结构与功能很重要!氢键、离子键、疏水力、范德华力氢键、离子键、疏水力、范德华力氢键氢键 形成形成条件：吸引电子能力强条件：吸引电子能力强而原子半径较小的非金属原而原子半径较小的非金属原子与子与H之间。之间。表示方法：表示方法：XHY，其中，其中X、Y代表代表F、O、N等电负等电负性较大的原子。性较大的原子。氢键的键能比共价键小得多，比分子间作用力稍大。氢键的键能比共价键小得多，比分
4、子间作用力稍大。蛋白质蛋白质 核酸核酸离子键离子键 盐键盐键 生物分子中带有相反电荷的集团之间的静生物分子中带有相反电荷的集团之间的静电引力的相互作用。电引力的相互作用。蛋白质蛋白质疏水力疏水力 非极性分子排开水的力量即疏水力非极性分子排开水的力量即疏水力 蛋白质蛋白质 磷脂磷脂范德华力范德华力 近距离接触的任意两个原子之间的弱吸引近距离接触的任意两个原子之间的弱吸引力。距离通常为力。距离通常为0.3-0.4nm。生物能量学（生物能量学（bioenergeticsbioenergetics）：）：研究生命有机体传递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。和消耗能量的
5、过程，阐明能量的转换和交流的基本规律。体内能量的产生、转移和利用体内能量的产生、转移和利用四四 生物能量学生物能量学 1.自由能（自由能（free energy）热力学奠基人热力学奠基人 Josiahwillard Gibbs 1878年提出：年提出：指物质能用于做功的能量。指物质能用于做功的能量。Gibbs 提出的自由能提出的自由能公式公式 G=H-TSH：体系焓的变化体系焓的变化T：体系的绝对温度体系的绝对温度S：体系的熵度体系的熵度 G 0 G=0反应能自发进行反应能自发进行 反应不能自发进行反应不能自发进行 反应达到平衡反应达到平衡释放出的能量去了哪里？释放出的能量去了哪里？2 ATP
6、(Adenosine triphosphate)ATP（三磷酸腺苷，又称腺苷三磷酸）三磷酸腺苷，又称腺苷三磷酸）ATP的分子结构：的分子结构：一分子腺嘌呤，一分子核糖和三个相连的磷一分子腺嘌呤，一分子核糖和三个相连的磷酸基团酸基团两个高能键两个高能键 ATP的生成和利用ATP ADP 肌酸肌酸 磷酸磷酸肌酸肌酸 氧化磷酸化氧化磷酸化 底物水平磷酸化底物水平磷酸化 机械能机械能(肌肉收缩肌肉收缩)渗透能渗透能(物质主动转运物质主动转运)化学能化学能(合成代谢合成代谢)电能电能(生物电生物电)热能热能(维持体温维持体温)生物体内能量的储存和利生物体内能量的储存和利用都以用都以ATP为中心。为中心。
7、能量偶联反应能量偶联反应 在生命有机体中一个放能的反应可以与一个耗能的反在生命有机体中一个放能的反应可以与一个耗能的反应偶联，以推动原本不能进行的反应。应偶联，以推动原本不能进行的反应。葡萄糖葡萄糖 +磷酸磷酸 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸 （耗能，耗能，G0，为为 14 kJ/mol）ATP ADP+Pi （放能，放能，G0，为为 -31 kJ/mol）葡萄糖葡萄糖 +ATP 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸 +ADP （放能，放能，G0，为为 -17 kJ/mol）由由葡萄糖激酶催化的反应葡萄糖激酶催化的反应水母水母97%97%鱼类鱼类80-85%80-85%蛙蛙78%78%哺乳动物，哺乳
8、动物，65%65%四四 水水生命的介质生命的介质人体组织器官的含水量（人体组织器官的含水量（%）牙牙本质本质 骨骼骨骼 骨骼肌骨骼肌 心脏心脏 血液血液 脑脑 胎儿脑胎儿脑 10 22 76 79 83 84 91存在形式存在形式 结合水结合水 自由水自由水生理功能生理功能（1）几乎所有的生物分子都根据它们对周围水的物理性质和几乎所有的生物分子都根据它们对周围水的物理性质和化学性质的反应，决定它们的形状（从而决定它们的功能）。化学性质的反应，决定它们的形状（从而决定它们的功能）。（2）大多数生化反应的介质是水。代谢反应的反应物和产物、）大多数生化反应的介质是水。代谢反应的反应物和产物、营养物及废物都依靠水在细胞内及细胞间转运。营养物及废物都依靠水在细胞内及细胞间转运。（3）水本身积极参与许多维持生命的化学反应。水的离子）水本身积极参与许多维持生命的化学反应。水的离子成分成分H和和OH通常是真正的反应物。通常是真正的反应物。水是极性分子水是极性分子形成氢键形成氢键底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基团的必需基团结合基团结合基团催化基团催化基团 活性中心活性中心 F=Q1Q2/r2F：离子间作用力Q：所带电荷:介电常数r:电荷基团间距祝同学们学习愉快
