文档介绍：第九章化学与生命健康
教学目的:
掌握生命体中的重要有机化合物;掌握生物膜的功能;了解DNA与遗传信息、药物设计与人类健康
教学重点:
生命体中的重要有机化合物;
DNA与遗传信息。
教学难点:
DNA与遗传信息。
第一节生命体中的重要有机化合物
一、糖类
(H2O)n表示,其中C,H,O的原子比恰好可以看作由碳和水复合而成,所以有碳水化合物之称,糖类物质是多羟基醛类或***以及以它们为构筑单元所形成的聚合物。作为构筑单元的糖称为单糖,它的聚合物称为多糖。常见的葡萄糖和果糖都是单糖类,它们的链状结构是
 
由上述结构式可见,葡萄糖含有一个醛基( ),六个碳原子,称己醛糖;而果糖则含有一个***基( ),六个碳原子,称己***糖。此外,植物体内的淀粉、纤维素,动物体内的糖原、甲壳素等则属于多糖类。糖类物质的主要生物学功能是通过生物氧化而提供能量,以满足生命活动的能量需要。
单糖不仅多羟基醛***有链状结构,还可以通过羰基与分子内的羟基结合成环状结构:
2. 多糖
多糖能水解为很多个单糖分子。多糖在性质上与单糖、低聚糖有很大的区别,它没有甜味,一般不溶于水。与生物体关系最密切的多糖是淀粉、糖原和纤维素。
(1)淀粉是葡萄糖的高聚体,水解到二糖阶段为麦芽糖,完全水解后得到葡萄糖。淀粉有直链淀粉和支链淀粉两类。直链淀粉含几百个葡萄糖单元,支链淀粉含几千个葡萄糖单元。在天然淀粉中直链的约占22%~26%,它是可溶性的,其余的则为支链淀粉。当用碘溶液进行检测时,直链淀粉液呈显蓝色,而支链淀粉与碘接触时则变为红棕色。图9-1和图9-2分别为直链淀粉和支链淀粉结构示意图。支链淀粉是多分子的特征。
淀粉是植物体中贮存的养分,存在于种子和块茎中,各类植物中的淀粉含量都较高,大米中含淀粉62%~86%,麦子中含淀粉57%~75%,玉蜀黍中含淀粉65%~72%,马铃薯中则含淀粉12%~14%。
(2)糖原又称动物淀粉,是动物的糖贮存库,也可看做体内能源库。糖原的结构与支链淀粉有基本相同的结构(葡萄糖单位的分支链),只是糖原的分支更多。糖原呈无定形无色粉末,较易溶于热水,形成胶体溶液。糖在动物的肝脏和肌肉中含量最大,当动物血液中葡萄糖含量较高时,就会结合成糖原储存于肝脏中,当葡萄糖含量降低时,糖原就可分解成葡萄糖而供给机体能量。
(3)纤维素是自然界中最丰富的多糖。它是没有分支的链状分子,与直链淀粉一样,是由D-葡萄糖单位组成。纤维素结构与直链淀粉结构间的差别在于D-葡萄糖单位之间的连接方式不同。由于分子间氢键的作用,使这些分子链平行排列、紧密结合,形成了纤维束,每一束有100~200条纤维系分子链。这些纤维束拧在一起形成绳状结构,绳状结构再排列起来就形成了纤维素。
多糖水解不是一步成为单糖的。如淀粉水解成糊精,再水解成为麦芽糖,最终成为葡萄糖。这些由少数(2~6个)单糖分子构成的糖称为寡糖(又称低聚糖),其中以双糖存在最为广泛,人们食用的蔗糖(来自甘蔗和甜菜)就是由葡萄糖和果糖形成的双糖,甜度较差的麦芽糖(来自淀粉)可用做营养基和培养基,来自乳汁的乳糖甜度适中,用于食品工业和医药工业,它们也都是双糖。
光合作用是一个很复杂的过程,其总反应为CO2和H2O在叶绿素的作用下吸收太阳能转化为多糖类,把能量转化为化学能贮存起来。
在光合作用中,CO2被还原为糖,H2O中的氧被氧化成O2:
6CO2+24H++24e-→C6H12O6+6H2O
12H2O→6O2+24H++24e-
二、  蛋白质、氨基酸、肽键
1. 蛋白质
蛋白质是细胞结构里最复杂多变的一类大分子,它存在于一切活细胞中。
所有的蛋白质都含C,N,O,H元素,大多数蛋白质还含S或P,也有些含其他元素如Fe,Cu,Zn等。。蛋白质是氨基酸聚合物,水解时产生的单体叫氨基酸。
2. 氨基酸
构成蛋白质的氨基酸是α-氨基酸,简称氨基酸。它们是α-碳[羧基(—COOH)旁边的碳]上有一个氨基(—NH2)的有机酸。事实上,同时有氨基和羧基的化合物,都叫氨基酸。α—氨基酸的结构通式如下:
氨基酸中的R基侧链是各种氨基酸的特征基团。最简单的氨基酸是甘氨酸,其中的R是一个H原子。人体内的主要蛋白质大约由20种氨基酸组成。
蛋白质中的氨基酸是L-构型。(氨基酸有L-构型和D-构型,它们彼此类似但构型不同,将它们重叠时,它们并非等同,而是互为镜象,不能重叠,这两种构型分别为L-型和D-型。单糖也有D-,L-两种异构体,与人类关系密切的是D-葡萄糖和D-果糖。)
人体需要L-氨基酸而不能利用D-氨基酸。L-和D-构型的α-氨基酸如下所示
蛋白质分子中氨基酸连接的基本方式是一分子