生物分子是參與生物體維持和新陳代謝過(guò)程的最基本有機(jī)分子。 這些非生物分子是維持生命的真正步兵。 它們既包括初級(jí)和次級(jí)代謝產(chǎn)物及激素等小分子，也包括蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物和脂質(zhì)等大分子。

一、模塊總結(jié)

本模塊介紹生命所必需的基本生物分子(核酸、氨基酸、脂質(zhì)和碳水化合物)的結(jié)構(gòu)和功能。這些分子負(fù)責(zé)細(xì)胞分裂中遺傳信息的傳遞，賦予細(xì)胞結(jié)構(gòu)并儲(chǔ)存和傳遞能量。

二、模塊目標(biāo)

將從小規(guī)模描述生物分子，從它們的基本構(gòu)建塊開始，一直到它們組裝成大分子以及每個(gè)分子執(zhí)行的關(guān)鍵功能。在該模塊中，您將了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)如何影響其功能，脂質(zhì)如何控制膜流動(dòng)和細(xì)胞形狀，以及從飲食中的不同營(yíng)養(yǎng)素產(chǎn)生能量所涉及的關(guān)鍵代謝過(guò)程。通過(guò)使用生物化學(xué)的詳細(xì)案例研究和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，您將了解生物分子在細(xì)胞過(guò)程中的作用及其對(duì)健康、疾病和生物技術(shù)的貢獻(xiàn)。例如，如何從植物中生產(chǎn)藥用天然產(chǎn)物以及關(guān)鍵酶的失調(diào)如何導(dǎo)致代謝疾病。

三、四大類生物分子

1.碳水化合物

在化學(xué)上，碳水化合物是多羥醛和酮或在水解過(guò)程中形成的化合物。通常，碳水化合物被稱為糖或甜味物質(zhì)。它們通常被稱為糖(希臘語(yǔ)：sakcharon = 糖)。根據(jù)水解得到的糖的數(shù)量，碳水化合物可分為單糖(1 個(gè)單位)、寡糖(2-10 個(gè)單位)和多糖(10 個(gè)單位以上)。它們有許多功能：它們是食物能量的最豐富來(lái)源;它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上對(duì)許多生物都很重要，因?yàn)樗鼈儤?gòu)成了主要的結(jié)構(gòu)成分，例如，纖維素是植物中重要的結(jié)構(gòu)纖維。

2.蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)是另一組重要的生物大分子，約占細(xì)胞干重的50%。蛋白質(zhì)是排列成多肽鏈的氨基酸聚合物。在某些情況下，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)。這些結(jié)構(gòu)基于多肽鏈的復(fù)雜程度。蛋白質(zhì)既具有結(jié)構(gòu)功能，也具有動(dòng)力學(xué)功能。肌球蛋白是一種在肌肉收縮時(shí)提供運(yùn)動(dòng)的蛋白質(zhì)。大多數(shù)酶本質(zhì)上都是蛋白質(zhì)。

3.核酸

核酸是細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)，可將所有遺傳信息從父母?jìng)鬟f給后代。核酸有兩種--脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。核酸的主要功能是通過(guò)翻譯和轉(zhuǎn)錄過(guò)程傳遞遺傳信息和合成蛋白質(zhì)。核酸的單位稱為核苷酸，由一個(gè)含氮堿基、一個(gè)戊糖和一個(gè)磷酸組成。核苷酸通過(guò) 3' 和 5' 磷酸二酯鍵相互連接。含氮堿基與戊糖相連，使核苷酸具有獨(dú)特的外觀。DNA 中主要有四種含氮堿基：腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶。在 RNA 中，胸腺嘧啶被尿嘧啶取代。DNA 的結(jié)構(gòu)被描述為雙螺旋或雙鏈，由兩條反平行的多核苷酸鏈組成，堿基之間有氫鍵。一般來(lái)說(shuō)，DNA 的結(jié)構(gòu)類似于扭曲的梯子。

4.脂質(zhì)

脂質(zhì)是不溶于水的有機(jī)物，可溶于有機(jī)溶劑，屬于脂肪酸，可被活細(xì)胞利用。它們包括脂肪、蠟、固醇、脂溶性維生素、甘油單酯、甘油二酯和甘油三酯以及磷脂。與碳水化合物、蛋白質(zhì)和核酸不同，脂質(zhì)不是聚合分子。脂質(zhì)在細(xì)胞結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著重要作用，也是能量的主要來(lái)源之一。

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