生物化学a上复旦大学生命科学学院

生物化学a上复旦大学生命科学学院内容摘要：

两个或更多个不同的功能基团，每一种基团都有其自身的特点和反应。 化学词语中说某化合物的“个性、性质” ,如肾上腺素或乙酰辅酶 A，就是由其功能基团的性质和它们在三维空间中的位置决定的。 一些常见的生物分子的功能基团 生物分子中一些常见的功能基团 生命的物质基础 几乎所有生命有机体的有机化合物， 形成后都是生物活性物质。 这些分子在生物进化过程为了适应特定的生物化学和细胞学功能被选择下来。 生物分子 可以这样定义或理解： 原子之间的 结合类型 ，涉及 结合的形式和强度 、 三维分子结构和化学活性 ， 三维结构 在生物化学中特别重要。 生物学作用如酶与底物的作用、抗体与抗原的作用、激素和受体的作用，都是 高特异性 的。 这种特异性靠分子之间的 立体互补和静电互补 来实现，显著的是， 维持三维结构的作用力之中的是非共价作用 ，单个作用力弱，但有显著的累积效应。 有机体与无生命物质的区别 • 首先是 化学复杂性和组织的程度 ， 成千上万种不同的分子组成一个复杂的细胞结构 ， 而无生命物质 — 黏土 、 沙子 、 岩石 、 海水 ， 通常是相对简单的一些化合物的混合物。 • 其次 ， 生命有机体 从它们的环境吸收 、 转化和利用能量 ， 通常是 化学营养物或太阳光能 ， 这些能量使得有机体 建造和维持它们的复杂结构 ，并作机械 、 化学 、 渗透和其他形式的功。 无生命物质不能以系统的或动力的形式利用这些能量来维持结构或作功。 有机体与无生命物质的区别 • 第三 ， 生命有机体 有精确的自我复制或自我装配的能力 ， 是生命有机体的 精华特征。 一个细菌放在无菌的营养培养基中 ， 24小时可以制造出十亿个一样的 “ 子代 ” 细胞 ， 每一个细胞含有成千上万种不同的分子 ， 有些非常复杂 ，但每个细胞都是原始细胞的一份真实拷贝。 • 第四，有机体的 每一个成分都有一种或一种以上特定的功能。 生物化学以 统一的化学术语 解释不同的生命形式 有机体的差别极大，但生物化学的研究表明，所有有机体在细胞和化学水平上是十分相似的。 生物化学 用分子的语言描述所有生命体的结构、机制和化学过程，提出各种生命变异形式下生命的组织原理 生命的分子逻辑。 虽然生物化学 在医学、农业、营养和工业方面提供了重要的前景和实际应用 ，但其 最终的焦点还是关注对生命自身的了解。 所有大分子都由简单的化合物构造 大多数有机体系统的分子由 C原子 与其他碳原子 或者 H原子、 O原子或 N原子共价连接而成，碳原子的特殊结合特性允许形成一大类不同的分子，有机化合物的分子量（也称相对分子质量）低于 500，如氨基酸、核苷酸和单糖，被称为大分子如蛋白质、核酸及多糖的 单体亚基。 一个单个的蛋白质分子可能含有 1000或更多个氨基酸残基，脱氧核糖核酸（ DNA）可能有数百万个核苷酸组成。 有限数量的单体组成生命物质 • 大肠杆菌的每个细胞含有 几千种不同的有机化合物 ，包括 一千种不同的蛋白质 ， 同样数量的不同的核酸分子 及 数百种类型不同的糖和脂。 在人体内 ， 有数万种不同的蛋白质 ， 多种类型的多糖和脂及多种其他的低分子量化合物。 • DNA仅由四种不同的单体 — 脱氧核糖核苷酸组成，RNA也只有四种不同的核苷酸组成。 蛋白质由 20种不同的氨基酸组成。 8种核苷酸组成了所有生物的核酸， 20种氨基酸组成了所有生物的蛋白质。 特殊的单体亚基序列及大分子的空间排列形成了大分子特别的生物学功能 ，如 基因、催化剂、激素 等等。 Monomeric subunits in linear sequences can spell infinitely plex number of different sequences possible(S) depends on the number of different kinds of subunits(N) and the length of the linear sequence(L):S=NL. For an averagesized protein(L400), S is 20400— an astronomical number. 生命物质单体往往不止一种功能 组成生命体所有大分子的 单体亚基往往行使不止一种功能 ，如 核苷酸 ，不仅是 组成核酸的单体 ，还是 能量载体分子 、物质活化分子及信号分子 ； 氨基酸 既是 蛋白质的组成成分 ，还是 激素 、 神经递质 、 色素和 其他类型生物分子 的前体。 生命活动离不开能量供应 能量是生物化学的一个中心主题， 细胞和生命体依靠源源不断的能量供应来抵抗无情的以最低能量状态的衰减趋势。 信息的储存和表达需要消耗能量，没有能量，富含信息的结构将不可避免的变得无序和没有意义。 与工厂里的合成一样，细胞中发生的 合成反应 需要能量的输入。 能量在一个细菌的 运动 、或者一个奥林匹克 赛跑选手 、或者 萤火虫的发光 、或者一个鳗鲡的放电 中被消耗。 细胞有一种有效机制可以偶联太阳或燃料的能量来满足生命的需要。 有机体与它们的环境永远也不会平衡 生物进化中第一个形成的细胞应该是 油性膜包裹的 原始细胞的水溶性分子，使之隔离并允许累积相对高的浓度， 有机体内所含的分子和离子与其环境相比，在类型和浓度上不同。 例如，淡水鱼的细胞与其所处水环境相比所含有的无机离子的浓度差别很大，蛋白质、核酸、糖和脂肪等存在于鱼体内，但环境介质中几乎不存在这些分子，而只含有比较简单的分子如二氧化碳、分子氧和水。 只有通过不断地消耗能量，鱼才能够建立和维持这种与环境浓度的明显差异 ，在鱼死后，鱼的组成分子才渐渐释放，与环境保持平衡。 生命有机体与它们所处的环境不平衡，死亡和腐烂才回复平衡 分子组成反映了一种动力学上的恒稳态 虽然 一个生物体的化学组成在整个时间内几乎是恒定的 ，但一个细胞或生物体内的分子群却远远不是恒稳态。 分子通过不断的化学反应被合成和分解，需要不断地向系统输入物质和能量。 现在从你的肺中携带氧到你大脑中的血红蛋白。