生物體的元素組成
不同生物或同一生物的不同細胞中各種元素的含量是不同的,但碳、氫、氮、氧這4種元素是必需的且大量存在。碳原子構成各種生物大分子的碳鏈骨架,作用尤為重要;氫和氧幾乎存在於一切生物大分子中;氮元素則是構成蛋白質和核酸所必需的成分。
生物體內的元素按含量可分為常量元素和微量元素,按在細胞中的作用可分為必需元素和非必需元素。除上述4種元素外,硫、磷、氯、鈣、鉀、鈉、鎂等也是生物體內必需的常量元素。
生物體的分子組成
(1)水和無機鹽
生命是在原始海洋中孕育的,水對生命的意義十分重要。水是生命的介質,它存在於細胞內,也存在於細胞與細胞之間。細胞中無機鹽一般是以離子狀態存在。
(2)糖類
糖類常被稱為碳水化合物,是由碳、氫、氧三種元素構成的有機化合物,這三種元素的比例一般為1:2:1。在生物體內,糖既是能源,又是代謝過程的中間產物,某些糖還是構成其他重要生物大分子(如糖蛋白)的成分。生物體內的糖主要有單糖、寡糖和多糖。
(3)脂類
組成脂類的主要元素也是碳、氫、氧(有時含有磷、氮),但與糖類不同的是,脂類分子中氫與氧之比例遠大於2。脂類是非極性物質,它們不溶於水,能溶於非極性溶劑。脂類在生物體內也有一係列重要功能:其一,磷脂是構成生物膜結構的基礎;其二,脂肪含較髙能量,因而是儲能物質;其三,蠟質等可以作為保護層,起保水、保溫和絕緣等作用;其四,維生素、激素等重要的生物活性物質按其理化性質也可歸為脂類中。生物體所含有的脂類主要有:脂肪和油、蠟、磷脂類、類固醇和萜類。
(4)蛋白質
蛋白質是由氨基酸構成的生物大分子。生物體內的蛋白是基因表達的結果,在生命活動中起十分重要的功能:
氨基酸為蛋白質的結構單位,它是一種有機酸,但與羧基相連的碳原子上又連有一個氨基。天然存在於蛋白質中的氨基酸有20種,它們在親水性、帶電性和酸堿性等方麵各有不同。蛋白質由數十個至數十萬個氨基酸組成,相對分子質量在6000~6000000,每一種蛋白質都會形成其特定的空間結構。
蛋白質是重要的生命物質,但蛋白質分子在重金屬鹽、酸、堿、尿素及紫外線等的作用下,空間結構會發生嚴重的改變和破壞導致失活,這就是蛋白質的變性。
(5)核酸
核酸是由多個核苷酸相連而成的多核苷酸分子,分為脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),它們是遺傳信息的攜帶者或傳遞者。