生命的分子基础

1.1 复习笔记

一、生命物质的化学组成

1生命元素

生命元素是指组成生物体所必需的化学元素。

（1）大量元素（含量≥0.01%）包括：

（2）微量元素（含量＜0.01%）包括Mn、Fe、Co、Cu、Zn等。

2生物分子

（1）生物分子是含碳化合物。

（2）生物小分子与代谢物：

①极性的或带电荷的有机小分子如氨基酸、核苷酸、糖及其磷酸化衍生物等，是细胞基本代谢途径的重要代谢物。

②次生代谢物包括吗啡、咖啡因等。

（3）生物大分子（M＞5000）为多聚体：

细胞中的生物大分子如蛋白质、核酸、多糖等，都是由小的、相对简单的单体亚基或单体（又称构件或构件分子）聚合而成的多聚体。如蛋白质由氨基酸组成，核酸由核苷酸组成，多糖由单糖组成。

二、生物分子的三维结构

1异构与构型和构象

（1）异构现象分类：

（2）构型：

构型是指分子中原子或基团的空间排列，被用来描述立体异构体的三维结构关系。构型的改变涉及共价键的断裂和重组。

注：立体异构体或构型须用立体模型、透视式或投影式表示。

（3）构象：

构象是指在相同构型的有机化合物分子中，由于单键碳链的自由旋转运动，引起碳原子上结合的原子或基团的相对位置改变而形成的各种相对空间排列或立体结构；用来描述有机分子的动态立体化学，反映分子中在任一瞬间各原子的实际相对位置。构象的改变无需共价键的断裂和重新形成。交叉型构象（主要的构象存在形式）最稳定，重叠型构象不稳定。

2旋光性

旋光性是指当平面偏振光通过手性化合物溶液后，偏振面的方向就被旋转了一个角度。这种能使偏振面旋转的性能称为旋光性。

3手性碳

手性碳是指连有4个不同取代基团的四面体碳原子，也称手性碳原子或不对称碳原子或立体原中心，常以C^＋表示。

4对映体

对映体是指互为镜像的两种构型的异构体。一对对映体的理化性质完全相同，但旋光性方向相反，且生物活性也不同。

三、生物分子间的相互作用

1生物分子间的相互作用的立体专一性

立体专一性是指区分立体异构体的能力，它是酶和其他蛋白质的一种特性。

2生物分子间的非共价相互作用

生物分子间和大分子内的相邻基团之间主要是通过非共价力相互作用，非共价力包括离子相互作用、氢键、范德华力和疏水相互作用，对稳定生物大分子三维结构有重要意义。

四、水和生命

1水的性质

水是生命的溶剂和介质；水是许多生物化学反应的底物或产物；水具有高热容、高熔点、高沸点、高蒸发热、高介电常数、高表面张力和密度比固态水（冰）大等物理特性。

2水是生命的介质

水溶解能力显著，可以溶解更多的物质，因而是胞内和胞外的通用介质。水的溶解能力主要是由于它能形成氢键和具有偶极的本质。

五、生命的基本单位——细胞

1原核细胞

结构简单，无核膜包被的细胞核，遗传物质（DNA）裸露，只有一个不定形的拟核或称核区，无细胞器（核糖体除外）。

2真核细胞

遗传物质（DNA）被膜包裹，有成形的细胞核，体积比原核细胞大，结构复杂，存在其他细胞器如线粒体、叶绿体（植物细胞）和高尔基体等。