第一章 細胞 (Cell)

生化學 (Biochemistry) 研究活生物內的化學成份及功能  讓人類了解生物體內的機能運作 應用 : 研究活生物內的化學成份及功能  讓人類了解生物體內的機能運作 應用 : 醫科 (medicine) 及藥劑 (pharmacy) 農業 (agriculture) 食品工業 (food industry) 酉每科技 (enzyme technology)

活生物體內的元素 (Elements found in living organisms) 主要元素 : C, H, O, N, P, S  佔所有生物身體質量及原子數量 99% 離子 : Na+, Mg2+, Cl-, K+, Ca2+ 微量元素 : Mn, Fe, Co, Cu, Zn, B, Al, Si, V, Mo, I

例子 : 人體內各種元素成份 O (65%) C (19%) H (10%) N (3%) Mg (0.1%) Cl (0.2%) 例子 : 人體內各種元素成份 O (65%) C (19%) H (10%) N (3%) Mg (0.1%) Cl (0.2%) Na (0.2%) S (0.3%) K (0.4%) P (1%) Ca (1.5%)

碳的重要性 (Importance of carbon) 有機化學 (organic chemistry)  研究碳水化合物的構造及反應 碳的獨有特徵 : 最外電子層 = 6 e-  形成 4 個單鍵 能與其他碳原子形成共價鍵  穩固的鏈 / 環 普遍地與 H, P, O, S, N 形成共價鍵 有能力形成各種不同的鍵合 (C=C, C=N) 是細小的原子  份子質量低

巨大份子 (Macromolecules) 是重複由很多單體組成的份子 佔細胞乾重 90% 可分為以下三類 : 多糖 (polysaccharides) *蛋白質 (proteins) *核酸 (nucleic acids)

活生物體內的化學物質 有機化合物 (Organic compounds) 無機化合物 (Inorganic compounds) 體積大而結構複雜的碳氫化合物 碳水化合物, 脂肪, 蛋白質, 核酸 無機化合物 (Inorganic compounds) 體積小而結構簡單的化合物 如: 無機鹽, 水份

碳水化合物 (Carbohydrates) 含 C, H, O ( H:O = 2:1 ) Cx(H2O)y = 醛類 / 酮類 ( ∵ -OH 羥基 ) 功能 : 貯存及釋放能量 作為結構物  合成細胞內各種不同的化學物

種類 : 糖 ( 單糖 / 雙糖 ) 多糖 ( 戊聚糖 / 己聚糖 ) 糖或糖的衍生物 ( 如: 幾丁質, 果膠, 樹膠, 黏液 )

單糖 (monosccharides / simple sugars) 單一個糖份子單位 結構最簡單的碳水化合物 通式 : Cn(H2O)n (n=3-9) 化學特性 : 具還原力 (還原糖) 特徵 : 溶於水, 帶有甜味, 能結晶 功用 : 1) 提供能量 2) 合成巨大份子

戊糖 (pentose) 化學式 : C5H10O5 重要性 : 組成 RNA 及 DNA ( RNA = Ribonucleic acid 核糖核酸 DNA = Deoxyribonucleic acid 去氧核糖核酸) 例子 : 1) 核糖 (ribose) 去氧核糖 (deoxyribose) 2) 核酮糖 (ribulose) 3) 輔酉每 ( 如: NAD, 菸醯胺腺嘌呤二核甘酸 ) 4) 三磷酸腺甘 (ATP)

己糖 (hexose) 化學式 : C6H12O6 例子 : 1) 葡萄糖 (glucose) 2) 果糖 (fructose) 3) 半乳糖 (galactose) 重要性 : 呼吸基質  釋放能量 消化後的產物 光合作用的最初產物 合成雙糖 / 巨大份子

雙糖 (disccharides / double sugars) 由兩個糖份子縮合形成 結構最簡單的碳水化合物 通式 : C12(H22O)11 化學特性 : 具還原力 (蔗糖除外) 特徵 : 溶於水, 帶有甜味, 能結晶

最常見的雙糖 : 蔗糖 (sucrose) 麥芽糖 (maltose) 乳糖 (lactose) 葡萄糖 + 果糖 葡萄糖 + 果糖 重要性 : 貯存物, 植物體內運輸的碳水化合物 麥芽糖 (maltose) 葡萄糖 + 葡萄糖 重要性 : 消化澱粉質形成的產物 乳糖 (lactose) 葡萄糖 + 半乳糖 重要性 : 哺乳動物嬰兒的主要碳水化合物來源

多糖 (polysccharides / multiple sugars) 由多個糖份子縮合形成 結構複雜 / 巨大份子 可摺疊成緊密的構造 通式 : Cx(H2O)y 化學特性 : 不具還原力 ( 非還原糖 ) 特徵 : 不溶於水, 無甜味, 不能結晶,

常見的多糖例子 : 澱粉質 (starch) 肝糖 (glycogen) 纖維素 (cellulose)

澱粉質 (starch) 單位 :  - 葡萄糖 鍵合 : 糖甘鍵 份子結構 : 螺旋繞曲  摺疊成澱粉粒  佔據較少空間 單位 :  - 葡萄糖 鍵合 : 糖甘鍵 份子結構 : 螺旋繞曲  摺疊成澱粉粒  佔據較少空間 化學特性 : 不溶於水, 穩定 功用 : 植物的食物貯備 光合產物最終轉化成澱粉 作為動物的食糧

肝糖 (glycogen) 單位 :  - 葡萄糖 鍵合 : 糖甘鍵 份子結構 : ~ 澱粉質, 但較多支鏈 : 亦能摺疊成細小的顆粒 單位 :  - 葡萄糖 鍵合 : 糖甘鍵 份子結構 : ~ 澱粉質, 但較多支鏈 : 亦能摺疊成細小的顆粒  貯存在細胞質 化學特性 : 較溶於水 功用 : 動物及真菌內的食物貯備 ( 貯存在肝臟及肌肉內 )

纖維素 (cellulose) 單位 :  - 葡萄糖 鍵合 : 糖甘鍵 (-1,4糖甘鍵) 單位 :  - 葡萄糖 鍵合 : 糖甘鍵 (-1,4糖甘鍵) 份子結構 : 10,000  - 葡萄糖  長鏈 : 無分支, 鏈間形成交聯 (cross-bridges)  微纖維 (cellulose microfibrils) 化學特性 : 不溶於水, 高度穩定, 韌力高, 有彈性 功用 : 形成細胞壁 提供食物  草食性動物

脂肪 (Fats / Lipids) 含 C, H, O ( H:O  2:1 ) 種類繁多 : 不溶於水, 溶於有機溶劑中 大多為酯類 ( 酸 + 醇 ), eg. 甘油三酯, 磷脂 膽固醇 不溶於水, 溶於有機溶劑中

最常見的脂肪例子 甘油三酯 (triglycerids) 磷脂 (phospholipids) 膽固醇 (cholesterol) 1 甘油 + 3 脂肪酸 自然界中最常見的脂肪 不溶於水, 密度較水低  浮於水面 種類 : 油 (oils), 脂肪 (fats) 磷脂 (phospholipids) 膽固醇 (cholesterol)

最常見的脂肪例子 甘油三酯 (triglycerids) 磷脂 (phospholipids) 膽固醇 (cholesterol) 1 甘油 + 2 脂肪酸 + 1 磷酸組 雙極性 ( 親水性 + 疏水性 ) 組成細胞膜的重要材料 膽固醇 (cholesterol)