普通生物学/入门/生命的化学构成
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生命的构成要素
- 碳基：有机分子
- 碳水化合物：CHO
- 脂类：CHO，不溶于水
- 蛋白质：CHONS，细胞中的结构和功能
- 核酸：CHONP，遗传信息
- 主要是 CHO (很少有 N, S 和 P)
- 1C:2H:1O 比例
- 富含能量 (许多 C-H 键)
- 单糖 (主要：葡萄糖)
- 简单糖
- 主要公式：C6H12O6
- 在水溶液中形成环状结构
- 二糖 (蔗糖，乳糖)
- 多糖 (淀粉，糖原，纤维素，几丁质)
- 碳的键角指向四面体的角
- 当 4 个不同的基团连接到一个碳上时，它是非对称的，导致各种类型的异构现象
- 立体异构体：(D, L)
- 相同的化学性质
- 不同的生物学性质
- D 糖，L 氨基酸
- C-H 键 (非极性) 而不是像碳水化合物那样的 C-OH 键
- 高能量
- 疏水性 (不溶于水)
- 类别
- 脂肪：甘油和三个脂肪酸
- 磷脂：膜的主要成分
- 前列腺素：化学信使 (激素)
- 类固醇：膜成分；激素
- 萜类：色素；结构
- 烃链
- 偶数个 C，14->20
- 以羧基结尾
- 饱和：含有最大数量的氢 (所有单键)；最大能量
- 不饱和：一个或多个双键
- 通常具有较高的熔点
- 许多常见的油是多不饱和的
- 氨基酸的聚合物
- 蛋白质中发现 21 种不同的氨基酸
- 氨基酸的序列由基因决定
- 氨基酸序列决定分子的形状
- 通过肽键 (共价键) 连接
- 功能
- 调节化学反应和细胞过程 [酶]
- 形成骨骼和肌肉；各种其他组织
- 促进跨细胞膜的转运 [载体蛋白]
- 抵抗疾病 [抗体]
- 基序：二级结构的折叠模式
- 结构域：蛋白质的结构和功能部分，通常独立于另一部分；通常由不同的外显子编码
- 形状决定蛋白质的功能
- 蛋白质中常见的 21 种
- 第 21 种是硒代半胱氨酸，文本中未提及
- 通用结构
- 氨基：NH2
- 羧基：COOH
- R 基团- 4 种不同的 R 基团
- 酸性
- 碱性
- 亲水性 (极性)
- 疏水性 (非极性)
- 赋予氨基酸独特的性质
- 氨基酸列表
- 一级结构：氨基酸序列
- 决定高级结构
- 对蛋白质的结构和功能至关重要
- 二级结构：由分子内氢键稳定
- 螺旋
- 片层
- 三级结构：折叠，由离子键 (R 基团之间)、氢键、范德华力、疏水相互作用稳定
- 四级结构：_ 2 个多肽
- 需要正确的折叠、辅因子、pH、温度等
- 蛋白质在合成后通常会进行修饰
- 化学修饰
- 添加血红素基团 (血红蛋白，细胞色素)
- 变性的蛋白质无法正常发挥功能
- 蛋白质被蛋白酶体降解，作为细胞成分不断周转的一部分
- 核酸
- DNA：脱氧核糖核酸
- 所有细胞的遗传信息
- 许多病毒的遗传信息
- RNA：核糖核酸
- 某些病毒的遗传信息 (HIV)
- 基因表达的中间体
- 由核苷酸组成
- 核糖核苷酸
- 脱氧核糖核苷酸
- 哪一个先出现？
- 悖论：DNA 编码了其自身复制所需的蛋白质
- Cech 和 Altman 发现了催化 RNA，这表明 RNA 可能是第一个自我复制的分子
- DNA 作为一种更稳定的存储分子进化出来
蛋白质：它们的组成单元是氨基酸。连接两个氨基酸的键称为肽键。一个这种键形成一个单肽，两个形成一个二肽，两个以上形成一个多肽。
本文本基于克利夫兰州立大学 Paul Doerder 博士非常慷慨地捐赠的笔记。