大分子ⅰ生命体的成分生物化学家分析了生物体的元素组成.pdf

生物化学I: 大分子 Ⅰ.生命体的成分 生物化学家分析了生物体的元素组成。 1)活细胞/组织的元素组成是什么? H ： 60% O ： 25% C ： 12% N ： ~5% 以及少量的P, S, Mg, Mn, Se 大部分的生命体在一定研究层次上，似乎是相同的，特别是在细胞水平上。 2 ）细胞的分子组成是什么？ 大部分的水：~80% 在剩余物质中： 脂 质 ： 10% 碳水化合物： 15% 蛋 白 质 ： 50% 核 酸 ： 15% **蛋白质是关键的大分子物质（细胞结构与功能的执行者）** 核酸（DNA ，RNA ；DNA 中储存着遗传信息） 一般地，分子之间的作用力决定分子结构，而结构决定着功能。 什么作用力赋予了这些分子各自的特性呢？ Ⅱ.共价作用力 化学键和相互作用力使分子结合在一起。 1）共价键 -最重要的化学键 -最强的化学键——键能~80kcal/mol 共价键是两个原子共享一对电子而形成的： 两条短线代表一个双键 一条短线代表一个单键 在室温下平均热能（振动能）约 5kcal/mol，由于共价键键能达 80kcal/mol，所以 在室温下共价键很稳定。 共价键的类型 键能 单键：C-C （一对电子) 80 kcal/mol 双键：C=C （两对电子） 150 kcal/mol 叁键：C≡C （三对电子） 200 kcal/mol 单键可以自由旋转，但是双键和叁键不能自由旋转。 共价键也有固定的键角。 有些共价键其共用电子对不平均分布于两原子间。 这是由于有些原子对电子的吸引作用比其它原子更强，元素 原子在分子中对成键电子的吸引能力用电负性来表示。 共用电子对不平均分布于两原子间的共价键： 电子在氧原子附近时间更长,因此 极性键 氧原子带净负电荷 极性键存在偶极矩；有极性。 氧原子比氢原子电负性更强，因此认为O-H键是极性键。 碳原子与氢原子有相近的电负性，所以认为C-H是非极性键。 2 ）氢键 -是带部分正电荷的氢原子与邻近带部分负电荷的其它原子之间的相互作用 -键能约 5 kcal/mol （比较弱） -当供体氢原子与受体相距约 0.25 nm 时作用最强 -氢键可以使分子维持一定的结构 -单个氢键的作用很弱，但是多数分子都含有大量的氢键，总的作用就比较可观了 氢键决定了水的许多特性，水即使在液态时也有着很好的结构。冰的形成也是由于氢键在晶 格中的排列。 蛋白质不同区域的氢键： 在水环境中，这些区域将与水分子形成氢键，因此蛋白质分子与水分子相互作用 时可以采用更优构像。 3 ）离子键 -是分子内带相反电荷基团之间的静电相互作用 -其形成是由于电子对的享用不平均，一个原子独占了电子 Cl 原子独自享用了两个电子 在溶液中，有些基团会离子化，失去一个质子带上负电荷： 带相反电荷的原子之间会相互吸引 离子键键能约3-7 kcal/mol，当两个原子相距约0.28 nm 时其作用最强。 4）范德华力 -两个原子接近到一定距离时产生的一种非特异性相互作用 -两个原子相距0.2-0.3 nm 时其作用最优 -瞬时极化可诱导非极性分子与临近分子相互吸引 -非常弱的相互作用-键能约 1 kcal/m