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第二章 生命的物质根底
生物体都具有以下根本特征:生物体具有共同的物质根底和构造根底,都有新代作用,都有应激性,都有生长、发育和生殖的现象,都有遗传和变异的特性,都能适应一定的环境。
第一节 组成生物体的化学元素及化合物
【知识概要】
生物体的生命活动都有共同的物质根底,主要是指组成生物体的化学元素和化合物是大体一样的。
一、组成生物体的化学元素
组成生物体的化学元素有二十多种,它们在生物体的含量不同。含量占生物体总质量的万分之一以上的元素,称大量元素,如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。生物生活所必需,但是需要量却很少的一些元素,称微量元素,如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。这些化学元素对生物体都有重要作用。组成生物体的二十多种化学元素,在无机自然界都可以找到,没有一种化学元素是生物所特有的。这个事实说明,生物界和非生物界具有统一性。
二、组成生物体的化合物
〔-〕糖类
1.生物学功能
糖类参与细胞组成,是生命活动的主要能源物质。
2.组成元素及种类
糖类的组成元素为C、H、O,分单糖、寡糖、多糖三类。
单糖是不能水解的最简单的糖类,其分类中只含有一个多羟基醛或一个多羟基酮,如葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖。葡萄糖和果糖都是含6个碳原子的己糖,分子式都是C6H12O6,但构造式不同,在化学上叫做同分异构体。如以下图所示:
葡萄糖 果糖 葡萄糖 果糖
环状构造 链状构造
核糖〔C5H10O5〕和脱氧核糖〔C5H10O4〕都是含有5个碳原子的戊糖,两者都是构成生物遗传物质〔DNA或RNA〕的重要组成成分。构造式如以下图所示:
核糖 脱氧核糖
寡糖〔低聚糖〕是由少数几个〔1个以〕单糖分子脱水缩合而得的糖。常见的是含有2个单糖单位的双糖,如植物细胞的蔗糖、麦芽糖,动物细胞的乳糖,存在于藻类细菌、真菌和某些昆虫细胞的海藻糖等。蔗糖的形成见以下图。
葡萄糖 果糖 蔗糖
多糖是由多个单糖缩聚而成链状大分子,与单糖、双糖不同,一般不溶于水,从而构成贮藏形式的糖,如高等植物细胞的淀粉,高等动物细胞的糖元。纤维素是植物中最普遍的构造多糖。
〔二〕蛋白质
1.生物学功能
蛋白质具有催化作用、运输作用和贮存作用、构造和机械支持作用、收缩或运动功能、免疫防护功能、调节作用。
2.组成元素和根本组成单位
蛋白质主要由C、H、O、N四种元素组成,多数还含有S。根本组成单位是氨基酸,其通式为。组成天然蛋白质的氨基酸约有20种,都是L型的α氨基酸。氨基酸与氨基酸之间可以发生缩合反响,形成的键为肽键。肽是两个以上氨基酸连接起来的化合物。两个氨基酸连接起来的肽叫二肽,三个氨基酸连接起来的肽叫三肽,多个氨基酸连接起来的肽叫多肽。多肽都有链状排列的构造,叫多肽链。蛋白质就是由一条多肽链或几条多肽链集合而成的复杂的大分子。
3.构造
蛋白质构造分一、二、三、四级构造。在蛋白质分子中,不同氨基酸以一定数目和排列顺序编合形成的多肽链是蛋白质的一级构造。蛋白质分子的高级构造决定于它的一级构造,其天然构象〔四级构造〕是在一定条件下的热力学上最稳定的构造。
4.变性
蛋白质受到某些物理或化学因素作用时引起生物活性的丧失、溶解度降低以及其他物理化学因素的改变,这种变化称为蛋白质的变性。变性的实质是由于维持高级构造的次级键遭到破坏而造成的天然构象的解体,但未涉及共价键的破坏。有些变性是可逆的〔能复性〕,有些那么不可逆。
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