生物化學(xué)a上復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院(編輯修改稿)
2024-11-03 17:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 兩個或更多個不同的功能基團，每一種基團都有其自身的特點和反應(yīng)?；瘜W(xué)詞語中說某化合物的“個性、性質(zhì)” ,如腎上腺素或乙酰輔酶 A，就是由其功能基團的性質(zhì)和它們在三維空間中的位置決定的。 一些常見的生物分子的功能基團 生物分子中一些常見的功能基團 生命的物質(zhì)基礎(chǔ) 幾乎所有生命有機體的有機化合物， 形成后都是生物活性物質(zhì)。 這些分子在生物進化過程為了適應(yīng)特定的生物化學(xué)和細胞學(xué)功能被選擇下來。生物分子 可以這樣定義或理解： 原子之間的 結(jié)合類型 ，涉及 結(jié)合的形式和強度 、 三維分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)活性 ， 三維結(jié)構(gòu) 在生物化學(xué)中特別重要 。生物學(xué)作用如酶與底物的作用、抗體與抗原的作用、激素和受體的作用，都是 高特異性 的。這種特異性靠分子之間的 立體互補和靜電互補 來實現(xiàn)，顯著的是， 維持三維結(jié)構(gòu)的作用力之中的是非共價作用 ，單個作用力弱，但有顯著的累積效應(yīng)。 有機體與無生命物質(zhì)的區(qū)別 ? 首先是 化學(xué)復(fù)雜性和組織的程度 ， 成千上萬種不同的分子組成一個復(fù)雜的細胞結(jié)構(gòu) ， 而無生命物質(zhì) — 黏土 、 沙子 、 巖石 、 海水 ， 通常是相對簡單的一些化合物的混合物 。 ? 其次 ， 生命有機體 從它們的環(huán)境吸收 、 轉(zhuǎn)化和利用能量 ， 通常是 化學(xué)營養(yǎng)物或太陽光能 ， 這些能量使得有機體 建造和維持它們的復(fù)雜結(jié)構(gòu) ，并作機械 、 化學(xué) 、 滲透和其他形式的功 。 無生命物質(zhì)不能以系統(tǒng)的或動力的形式利用這些能量來維持結(jié)構(gòu)或作功 。 有機體與無生命物質(zhì)的區(qū)別 ? 第三 ， 生命有機體 有精確的自我復(fù)制或自我裝配的能力 ， 是生命有機體的 精華特征 。 一個細菌放在無菌的營養(yǎng)培養(yǎng)基中 ， 24小時可以制造出十億個一樣的 “ 子代 ” 細胞 ， 每一個細胞含有成千上萬種不同的分子 ， 有些非常復(fù)雜 ，但每個細胞都是原始細胞的一份真實拷貝 。 ? 第四，有機體的 每一個成分都有一種或一種以上特定的功能 。 生物化學(xué)以 統(tǒng)一的化學(xué)術(shù)語 解釋不同的生命形式 有機體的差別極大，但生物化學(xué)的研究表明，所有有機體在細胞和化學(xué)水平上是十分相似的 。生物化學(xué) 用分子的語言描述所有生命體的結(jié)構(gòu)、機制和化學(xué)過程，提出各種生命變異形式下生命的組織原理 生命的分子邏輯 。雖然生物化學(xué) 在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、營養(yǎng)和工業(yè)方面提供了重要的前景和實際應(yīng)用 ，但其 最終的焦點還是關(guān)注對生命自身的了解 。 所有大分子都由簡單的化合物構(gòu)造 大多數(shù)有機體系統(tǒng)的分子由 C原子 與其他碳原子 或者 H原子、 O原子或 N原子共價連接而成，碳原子的特殊結(jié)合特性允許形成一大類不同的分子，有機化合物的分子量（也稱相對分子質(zhì)量）低于 500，如氨基酸、核苷酸和單糖，被稱為大分子如蛋白質(zhì)、核酸及多糖的 單體亞基 。一個單個的蛋白質(zhì)分子可能含有 1000或更多個氨基酸殘基，脫氧核糖核酸（ DNA）可能有數(shù)百萬個核苷酸組成。 有限數(shù)量的單體組成生命物質(zhì) ? 大腸桿菌的每個細胞含有 幾千種不同的有機化合物 ，包括 一千種不同的蛋白質(zhì) ， 同樣數(shù)量的不同的核酸分子 及 數(shù)百種類型不同的糖和脂 。 在人體內(nèi) ， 有數(shù)萬種不同的蛋白質(zhì) ， 多種類型的多糖和脂及多種其他的低分子量化合物 。 ? DNA僅由四種不同的單體 — 脫氧核糖核苷酸組成，RNA也只有四種不同的核苷酸組成。蛋白質(zhì)由 20種不同的氨基酸組成。 8種核苷酸組成了所有生物的核酸， 20種氨基酸組成了所有生物的蛋白質(zhì)。 特殊的單體亞基序列及大分子的空間排列形成了大分子特別的生物學(xué)功能 ，如 基因、催化劑、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. 生命物質(zhì)單體往往不止一種功能 組成生命體所有大分子的 單體亞基往往行使不止一種功能 ，如 核苷酸 ，不僅是 組成核酸的單體 ，還是 能量載體分子 、物質(zhì)活化分子及信號分子 ； 氨基酸 既是 蛋白質(zhì)的組成成分 ，還是 激素 、 神經(jīng)遞質(zhì) 、 色素和 其他類型生物分子 的前體。 生命活動離不開能量供應(yīng) 能量是生物化學(xué)的一個中心主題， 細胞和生命體依靠源源不斷的能量供應(yīng)來抵抗無情的以最低能量狀態(tài)的衰減趨勢 。 信息的儲存和表達需要消耗能量，沒有能量，富含信息的結(jié)構(gòu)將不可避免的變得無序和沒有意義。與工廠里的合成一樣，細胞中發(fā)生的 合成反應(yīng) 需要能量的輸入。能量在一個細菌的 運動 、或者一個奧林匹克 賽跑選手 、或者 螢火蟲的發(fā)光 、或者一個鰻鱺的放電 中被消耗。細胞有一種有效機制可以偶聯(lián)太陽或燃料的能量來滿足生命的需要。 有機體與它們的環(huán)境永遠也不會平衡 生物進化中第一個形成的細胞應(yīng)該是 油性膜包裹的 原始細胞的水溶性分子，使之隔離并允許累積相對高的濃度， 有機體內(nèi)所含的分子和離子與其環(huán)境相比，在類型和濃度上不同 。例如，淡水魚的細胞與其所處水環(huán)境相比所含有的無機離子的濃度差別很大，蛋白質(zhì)、核酸、糖和脂肪等存在于魚體內(nèi)，但環(huán)境介質(zhì)中幾乎不存在這些分子，而只含有比較簡單的分子如二氧化碳、分子氧和水。 只有通過不斷地消耗能量，魚才能夠建立和維持這種與環(huán)境濃度的明顯差異 ，在魚死后，魚的組成分子才漸漸釋放，與環(huán)境保持平衡。 生命有機體與它們所處的環(huán)境不平衡，死亡和腐爛才回復(fù)平衡 分子組成反映了一種動力學(xué)上的恒穩(wěn)態(tài) 雖然 一個生物體的化學(xué)組成在整個時間內(nèi)幾乎是恒定的 ，但一個細胞或生物體內(nèi)的分子群卻遠遠不是恒穩(wěn)態(tài)。分子通過不斷的化學(xué)反應(yīng)被合成和分解，需要不斷地向系統(tǒng)輸入物質(zhì)和能量?，F(xiàn)在從你的肺中攜帶氧到你大腦中的血紅蛋白
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