C＝O ? ? ? ? ? ? H－O
C－N ? ? ? ? ? ? H
C－O ? ? ? ? ? ? H3 N－
非共价键的键强度很小，所以
注意：双硫键也在维持蛋白质高级结构中起重要作用。
3、 核酸的高级结构 DNA的双螺旋结构
3、 核酸的高级结构
（1） DNA双螺旋：
A、两条反向平行的核苷酸链共同盘绕形成双螺旋，糖－磷酸－糖构成螺旋主链 B、两条链的碱基都位于中间，碱基平面与螺旋轴垂直 C、两条链对应碱基呈配对关系A＝T G≡C D、螺旋直径 20A，螺距 34A，每一螺距中含10bp
DNA双螺旋可以看作是DNA的二级结构， DNA的三级结构的形成需要蛋白质帮助。
碱基之间的氢键：
GC间有三个氢键，AT间有两个氢键
（2）RNA为单链盘绕，局部形成碱基配对。 例如：转运RNA（tRNA）的三叶草结构
4 、多糖链的高级结构
不同高级结构带来不同的生物学性能 淀粉形成螺旋状 能源贮存 纤维素呈长纤维状 结构支架
第三讲 生物的新陈代谢
一、酶是生物催化剂
二、生命世界的能量源泉是太阳能
三、生物体主要从有机分子的氧化取得能量
四、生物体内有一个复杂的代谢网络
生命活动的原动力在于生物体内一刻不停的新陈代谢。通过新陈代谢不断把太阳能或食物中贮存的能量，转化为可供生命活动利用的能量，不断制造出各种大、小分子以供生命活动所需要。体内的新陈代谢过程又都是在生物催化剂----酶的催化下进行的。
这一讲先介绍酶的性质，然后着重介绍生命活动所需的能量，从何而来。至于新陈代谢中产生的大、小生物分子，种类甚多，这里仅介绍蛋白质大分子是如何合成的。
一、酶是生物催化剂 1、酶的催化特点
催化剂可以加快化学反应的速度，酶是生物催化剂，它的突出优点是：
催化效率高
专一性质 可以调节
用简单的实验证明酶的催化效率：
2、酶的化学本质是蛋白质，有的酶仅仅由蛋白质组成，如：核糖核酸酶。
有的酶除了主要由蛋白质组成外，还有一些金属离子或小分子参与。这些金属离子
或小分子是酶活性所必须的，称为辅酶/辅基或辅助因子。
2+
如：羧基肽酶以二价锌离子（Zn）为辅助因子 又如：过氧化氢酶以铁卟啉环为辅助因子
3、酶催化作用的机理是降低活化能
? 催化剂只能催化原来可以进行的反应，加快其反应速度。
? 即使对可以进行的反应来说，反应物分子应越过一个活化能才能发生反应。
? 酶作为催化剂的作用是降低活化能。
酶是如何降低活化能的呢 ?
首先，需要酶与底物分子结合，酶蛋白结构中有底物结合中心/活性中心。 然后，酶蛋白分子以各种方式，作用于底物分子，使底物分子活化起来。
酶与底物的专一结合，又是酶促反应专一性的体现。
底物分子结合在酶的底物结合中心
4、酶的活性可以调控
1) 在代谢途径中调节酶活性
几个酶或十几个酶前后配合，完成一系列代谢反应，形成一条代谢途径。在一条代谢途
径中，常常是前一个酶促反应的底物，便是下一个酶促反应的底物。
一条代谢途径的终产物，有时可与该代谢途径的第一步反应的酶相结合，结合的结果使这个酶活性下降，从而使整条代谢途径的反应速度慢起来。这种情况称为“反馈抑制”。
值得注意的是，发生反馈抑制时，代谢终产物与酶结合时，是非共价结合，是可逆的。
* 共价调节
有时候，酶蛋白分子可以和一个基团形成共价结合，结合的结果，使酶蛋白分子结
构发生改变，使酶活性发生改变。这种调节酶活性的情况称为酶的共价调节。
例如，酶与磷酸根的结合。
* 竞争性抑制
有的酶在遇到一些化学结构与底物相似的分子时，这些分子与底物竞争结合酶的活性中
心，亦会表现出酶活性的降低（抑制）。这种情况称为酶的竞争性抑制。
二、生命世界的能量源泉是太阳能
1、 生物体的代谢反应分为物质代谢和能量代谢两个侧面。
每一个反应都有两个侧面：
物质代谢――由底物分子变成产物分子 能量代谢――消耗能量或释放能量
n 氨基酸 + 能量 蛋白质 2 丙酮酸 + 能量 葡萄糖
从小分子合成大分子需要消耗能量。
葡萄糖 2丙酮酸 + 能量
从大分子分解为小分子会释放能量。
2、ATP是生物体能量流通的货币
ATP：三磷酸腺苷的缩写，全称可以是腺嘌呤核苷三磷酸。
ATP的作用：一个代谢反应释出的能量贮入ATP，ATP所贮能量供另一个代谢反应消耗能量时
使用。
3、生物体把能量用在生命活动的各个方面
4、太阳能是整个生命世界的能量源泉
绿色植物和光合细菌把太阳能转变为化学能，利用太阳能合成有机物；除了维持自身的生存还
为其他生物提供食物。食物链
绿色植物和光合细菌利用太阳能的过程称为光合作用。
光合作用是如何进行的？
叶绿体中的叶绿素是进行光合作用必不可少的成份。在叶绿体中进行的光合作用，又可
以分为两个步骤：
光反应：在叶绿素参与下，把光能用来劈开水分子，放出O2，同时造成两种高能化合物
ATP和 NADPH。
暗反应：把 ATP 和 NADPH 中的能量，用于固定 CO2，生成糖类化合物。这个过程不
需要光。
三、生物体主要靠有机分子的氧化取得能量
1、有机物氧化释放能量
一支火柴的燃烧是纤维素氧化
（C6H12O6）n + O2 n CO2 + nH2O + 能量
纤维素 氧 温度、光和热
（可燃物）
生物体也进行类似的反应
（C6H12O6）n + O2 n CO2 + nH2O + 能量 淀粉 氧 酶 ATP
（氧化底物）
把火柴燃烧和生物体内氧化相比，基本原则是相似的――有机物氧化释放出能量。 把火柴燃烧和生物体内氧化相比，基本原则是相似的――有机物氧化释放出能量。
有哪些不同？
A、生物体内氧化比燃烧过程缓慢的多，不是猛然地发出光和热。 B、生物体内氧化在水环境中进行。 C、生物体内的氧化由酶催化。
D、生物体内氧化分步骤进行，产生能量贮存在 ATP 中。
2、生物体内氧化分步骤进行
3、与葡萄糖氧化分解产生能量有关的三条代谢途径
A、 糖酵解途径
六个碳的葡萄糖分解为两个三碳的丙酮酸，净得两个ATP，同时还产生NADH。 发酵：糖酵解途径可以在无氧情况下进行，但是要解决NADH变回到NAD＋问题。
B、 三羧酸循环
三羧酸循环一定需要氧才能进行。在三羧酸循环中脱下的氢，形成NADH 和 FADH2，
然后再逐步传递给氧。
C、 呼吸链
脱下的氢可以看作是电子加上质子
2H＝2e＋2H＋
在呼吸链起端，电子处在高能水平，传递到 O2 时，处于低能水平。传递过程中释出的能
量，用于产生 ATP。
总之，一个葡萄糖分子经过：
无氧 糖酵解途径 丙酮酸 2个 ATP
有氧 糖酵解途径、三羧酸循环途径、 呼吸链 完全氧化 38个ATP CO2和H2O
生物体可利用各种有机分子作燃料
除了葡萄糖，其他生物分子，包括脂类、氨基酸、核苷酸等，都可以通过三羧酸循环途径，彻
底氧化为 CO2 和 H2O ，同时产生能量。 对于人体来说，最适宜的燃料是葡萄糖。
四、生物体内存在着复杂的代谢网络
1、已介绍三条代谢途径：
糖酵解途径、三羧酸循环和呼吸链，都与分解代谢，产生能量有关。
生物体内还有许许多多其他分解代谢途径，和合成代谢途径，形成错综复杂的代谢网络。
这些代谢途径分布于生活细胞的不同部位。
2、蛋白质合成也就是基因表达
决定合成什么样的蛋白质的遗传信息，贮存在细胞内的DNA大分子中，体现为DNA大
分子中核苷酸排列次序，最终表达为蛋白质大分子中的氨基酸序列。
蛋白质合成的第一步，由DNA 指导mRNA（信使 RNA）的合成。DNA中的遗传信息通过转
录体现在 mRNA 分子中核苷酸排列次序中。
蛋白质合成的第二步，由mRNA 指导蛋白质合成。mRNA 中携带的遗传信息通过翻译转而体
现为蛋白质大分子中氨基酸的排列次序。
3、蛋白质合成的第一步是 mRNA的合成
mRNA合成需要：
? 以四种三磷酸核苷为原料 ATP、GTP、UTP、CTP；
? 以 DNA（大分子中的一段）为模板；
? 由 RNA 聚合酶催化。 ? mRNA的合成在细胞核内进行； 然后，mRNA 从核内移至细胞质中。
4、遗传密码和转运RNA
mRNA 分子中每三个相邻核苷酸序列决定一个氨基酸，这就是通常所说的三联密码子。
与遗传密码子相对应的反密码子在转运RNA（tRNA）分子中。
tRNA 的二级结构呈三叶草形，它的任务是搬运氨基酸。在tRNA分子中，一方面联接着
被搬运的氨基酸，另一方面通过反密码子把氨基酸安置到合适的位置上去。
5、 蛋白质合成的第二步由 mRNA 指导蛋白质合成,需依托核糖体
核糖体由蛋白质和 RNA 组成，后者称为核糖体 RNA（rRNA）。
在细胞质中，mRNA 先与核糖体结合
第一个 tRNA 把一个氨基酸放在肽链起始位置上；另一个 tRNA带来第二个氨基酸。 第一个氨基酸以羧基联到第二个氨基酸上，形成肽键。核糖体向右移三个核苷酸位置，第一个tRNA脱落，准备好位置迎接第三个 tRNA及其所带的氨基酸。
直到在mRNA上出现休止符号的密码子。于是，不再有新的tRNA上来，肽链合成结束。核糖体与mRNA脱开。
蛋白质合成中还有其他加工步骤
包括：
A、蛋白质大分子折叠；
B、糖基和其他基团的修饰；
C、蛋白质分子向细胞各部位的运送等等。
第四讲 细胞—生物体的基本结构单位
一、细胞学说的建立
1、细胞学说的主要的内容
17世纪中叶，显微镜被用于生物学研究，用显微镜观察来自树皮的木栓，看到一个个―小室‖结构，称之谓―Cell‖（细胞）。
人们用显微镜观察各种生物，包括微生物和动、植物的细微构造，到处都看到细胞结构。逐渐形成一个观念：各种生物都是由细胞组成的。
19世纪初，两位德国生物学家施莱登和施旺正式明确提出：细胞是植物体和动物体的基本结构单位。
这个观点，经过后来的丰富和发展，形成公认的细胞学说： （1）细胞是所有动、植物的基本结构单位。
（2）每个细胞相对独立，一个生物体内各细胞之间协同配合。 （3）新细胞由老细胞繁殖产生。
2、细胞学说的科学意义：
细胞学说的提出先于进化论约20年，它与进化论一起，奠定了生物科学的基础。细胞学说使生命世界有机结构多样性的统一，从哲学推断走向自然科学论证。
细胞学说被认为是19世纪自然科学的重大发现之一。
值得注意的是，从两篇经典的论文看来，细胞学说不但关系到生物体的构造，也关系到生
物体的生长与发育。
最初提出细胞学说观点的两篇论文是：
德国植物学家施莱登1838年发表的论文：『论植物发现』;
德国动物学家施旺1839年发表的论文：『动植物结构与生长相似性的显微研究』。
有没有非细胞生命？
19世纪末，人们逐渐发现比细菌还小的“传染性的活性成份”，称为病毒。
1930s－1940s期间弄清病毒的化学本质和电镜结构：
病毒是一类不具细胞结构的生命形态。