生命的化学基础·

由人手生成，糖/脂/蛋白质/核酸由OPUS-4.8补全

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原子与分子·

• 生命需要多种元素

  人体需要25种元素，其中有碳氢氧氮占了体重的96%，水占60～90%，碳占20%，蛋白质占10～20%。据悉，植物只要17种元素。

• 化合物由元素组成
  • 离子键
  • 共价键
• 水是细胞不可缺少的物质 水因为以下性质在生命活动中起重要作用：
  • 水是极性分子
  • 水间可形成氢键
  • 水分子有内应力
  • 水分子间的氢键可缓和温度变化
  • 冰比水轻
  • 水是良好溶剂
  • 水可以电离
• 化学反应使原子重组

  无不停止的新陈代谢就是化学反应

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生物大分子·

• 碳是细胞各生物大分子的基础 活的生物体内含碳化合物的量仅次于水。
  碳的最外层电子轨道还有四个空位，易形成4个共价键。
  碳骨架是许多有机化合物的基础。
  官能团（易参与化学反应的原子团）
  • 羟基（-OH）醇类等。
  • 羧基（-COOH）可电离出H⁺，形成羧酸。
  • 氨基（-NH₃）类似碱，其化合物称为胺。
  • 羰基（-CO-）在碳架中间称为酮，在碳架两端称为醛。
• 细胞用各种小分子制造大分子 生物大分子分为：以下前三种是由单体脱水缩合构成的多聚体（可水解）。单体总有100多种。
  • 多糖
  • 核酸
  • 蛋白质
  • 脂类

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糖类·

糖类（carbohydrate）本意"碳水化合物"，最基本化学式可写作 CH₂O，但并非碳与水化合而成。范围从单糖到多糖。

• 单糖（monosaccharide） 组成多糖的单体。两个结构特点：多羟基（属醇类）+ 一个羰基。
  • 羰基位置决定糖的类型

    羰基在分子一端成醛基 → 醛糖（aldose），如葡萄糖；在分子中间成酮基 → 酮糖（ketose），如果糖。

  • 葡萄糖 vs 果糖

    均为 C₆H₁₂O₆，互为异构体（仅羰基位置不同）；蜂蜜是二者混合物。性质却差别大：果糖比葡萄糖甜得多。葡萄糖是生物体内最重要的单糖、主要燃料分子，也是合成其他有机分子的原料。

  • 按碳原子数分类

    丙糖（3C）、丁糖（4C）、戊糖（5C）、己糖（6C，如葡萄糖/果糖）、庚糖（7C）。戊糖尤其重要——是组成核酸的成分。

  • 线状与环状

    许多单糖在水溶液中线状结构与环状结构互相转变、达成平衡。

• 双糖 由两个单糖脱水合成（两羟基脱去一分子水，剩一个氧原子桥接）。
  • 麦芽糖（maltose）= 葡萄糖 + 葡萄糖

    存在于萌发的禾谷类子粒、大麦芽（制啤酒）中。

  • 蔗糖（sucrose）= 葡萄糖 + 果糖

    最常见的双糖，是植物汁液中运送的主要养分；由甘蔗茎或甜菜根制取。

  • 甜度：果糖 > 蔗糖 > 葡萄糖；HFCS（高果糖玉米糖浆）即把葡萄糖转为果糖的甜味剂，替代蔗糖。

• 多糖（polysaccharide） 由数百至数千个单糖脱水合成的多聚体，最重要的 3 种都是葡萄糖的多聚体：

  多糖	存在/功能	结构特点	能否被动物消化
  淀粉（starch）	植物贮存养分（谷物、马铃薯）	卷曲成螺旋，可分支或不分支	能
  糖原（glycogen）	动物贮存（肝细胞、肌细胞）	螺旋，分支更多	能
  纤维素（cellulose）	植物细胞壁、木材主要成分	不分支、不卷曲，链间氢键平行成束	不能（牛、马、白蚁靠肠内微生物）

  纤维素是地球上最丰富的有机化合物，形成微原纤维（microfibril）保护细胞。人吃下的纤维素原样排出，虽非养分但有益消化系统健康。

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脂质·

共同特点：主要由碳、氢以非极性共价键组成，因此疏水（hydrophobic）、与水不相容。严格说脂质不是大分子、也不是聚合物（相对分子质量不如糖/蛋白质/核酸大）。

• 脂肪（fat）——脂质中主要的贮能分子

  由甘油 + 脂肪酸脱水合成：脂肪酸羧基的 —OH 与甘油羟基的 —H 结合失去一分子水，形成酯键。甘油 3 个羟基通常被 3 个脂肪酸酯化，故脂肪又叫甘油三酯（三酰甘油，triglyceride）。

  • 饱和 vs 不饱和

    饱和脂肪酸：无双键。不饱和脂肪酸：有双键——双键使碳链弯曲、分子排列不紧密，故常温下呈液态。动物脂肪不饱和脂肪酸少，植物油多。

  • 供能

    脂肪含多个碳氢链，1 g 脂肪贮存的能量约为 1 g 淀粉的两倍。

  • 健康

    膳食饱和脂肪过多 + 胆固醇会在血管内壁沉积成斑块 → 动脉粥样硬化、心血管疾病。

• 其他 3 类脂质
  • 磷脂（phospholipid）

    结构类似脂肪，但只有 2 个脂肪酸 + 1 个磷酸。是细胞膜的重要组分。

  • 蜡（wax）

    长链醇与长链脂肪酸形成的酯，疏水性比脂肪更强，保护生物体表面避免干燥（苹果/梨表皮、昆虫躯体）。

  • 类固醇（steroid）

    碳链折成 4 个环（3 个六元环 + 1 个五元环）。**胆固醇（cholesterol）**是细胞膜重要成分、动物合成其他类固醇的原料；雌、雄性激素都是类固醇。促蛋白合成类固醇（anabolic steroid）为人工合成类雄激素药，副作用大、多被体育组织禁用。

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蛋白质·

由氨基酸组成的多聚体，各有独特三维结构、执行专一功能。多种多样只因氨基酸的组合和排列不同。

• 蛋白质为生命活动所必需——按功能分 7 大类

  ①结构蛋白（毛、发、肌腱、韧带、丝）；②收缩蛋白（与肌腱共同使肌肉运动）；③贮藏蛋白（卵清蛋白、种子贮藏蛋白，供氨基酸）；④防御蛋白（抗体）；⑤转运蛋白（血红蛋白运氧）；⑥信号蛋白（某些激素）；⑦酶——最重要，是生物催化剂，催化反应但本身不变化。

• 仅由 20 种氨基酸组成
  • 氨基酸（amino acid）通式

    中心 α-C 连 4 个基团：氨基（—NH₂）、羧基（—COOH）、—H、—R。最简单的甘氨酸 R=—H。

  • 两大类（由 R 基团性质决定）

    疏水（R 非极性，如亮氨酸）、亲水（R 极性，如丝氨酸）。

  • 连接方式——脱水合成

    一个氨基酸的羧基与另一个的氨基脱水，形成 肽键（peptide bond，C—N）。产物：二肽 → 多肽（polypeptide）。水解则加水破坏肽键、释放氨基酸。多肽中的单体特称氨基酸残基。

• 结构决定功能——4 个层次（前一级决定下一级）
  • 一级结构（primary）

    多肽链中氨基酸的排列顺序。稍有变化即影响功能——血红蛋白一个氨基酸改变即致镰形细胞贫血症。

  • 二级结构（secondary）

    部分肽链卷曲/折叠，靠 —N—H 与 —C=O 间氢键维持。卷曲成 α 螺旋（α-helix），折叠成 折叠片（pleated sheet）。

  • 三级结构（tertiary）

    一条多肽链总的三维形状（球状或纤维状），主要靠 R 基团间相互作用维持（水溶性球蛋白疏水基团埋内部、亲水基团露外部，另有氢键、离子键）。

  • 四级结构（quaternary）

    由两条或多条肽链（亚基，subunit）组成，靠亚基间的键维持（如血红蛋白由两种亚基各两个组成）。

  • 变性（denaturation）

    多肽链松开、失去专一三维形状与功能（煮鸡蛋清、盐浓度或 pH 改变均可致变性）。

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核酸·

决定蛋白质一级结构的是基因的组分 DNA；DNA 不直接发号施令，而是通过 RNA 起作用。

• 核酸由核苷酸组成
  • 两类核酸（nucleic acid）

    DNA（脱氧核糖核酸）、RNA（核糖核酸），都是多聚体，单体是核苷酸（nucleotide）。

  • 核苷酸的 3 个部分

    ①戊糖——DNA 是脱氧核糖（deoxyribose），RNA 是核糖（ribose）；②磷酸基团（连戊糖一端）；③含氮碱基（连戊糖另一端）。

  • 含氮碱基（nitrogenous base）

    DNA：A 腺嘌呤、T 胸腺嘧啶、C 胞嘧啶、G 鸟嘌呤。RNA：A、C、G 相同，但 T 被 U 尿嘧啶替代。

  • 连接方式——脱水合成

    一个核苷酸的 3′C 羟基与下一个核苷酸的磷酸基团脱水，形成磷酸二酯键，逐个连成多核苷酸，产生重复出现的糖-磷酸主链。

• DNA 双螺旋

  1953 年沃森（Watson）与克里克（Crick） 依据 Franklin、Wilkins 的 X 射线衍射图谱推断出双螺旋（double helix）结构，1962 年获诺贝尔奖。要点：

  • 结构

    ①两条链绕共同轴旋转，为右手螺旋；②靠磷酸与戊糖的 3′、5′ 碳相连，两条链方向相反（反向平行）——一条 3′→5′，另一条 5′→3′；③碱基在内部，磷酸和戊糖在外部；④直径约 2 nm，相邻碱基相距 0.34 nm、旋转 36°，每 10 个碱基（3.4 nm） 转一圈。

  • 碱基互补配对（最重要）

    A—T（2 个氢键），G—C（3 个氢键）。依据是氢键形成 + 空间排列（一嘌呤配一嘧啶才合适）。碱基序列不受限制，准确序列携带遗传信息。

  • 佐证

    Chargaff（1950）发现各物种 DNA 中 A/T ≈ 1、G/C ≈ 1，正好被此模型说明。RNA 通常为单链。

本章名词·

不饱和脂肪酸｜unsaturated fatty acid　⭐真题

不饱和脂肪酸是脂肪酸碳氢链中含有至少一个双键的脂肪酸。与饱和脂肪酸相对，不饱和脂肪酸中的双键使其结构具有弯曲，影响其理化性质。某些不饱和脂肪酸（如亚油酸和亚麻油酸）是动物必需脂肪酸，必须从食物中获取，它们参与免疫过程、视觉功能、细胞膜形成和某些激素的生成，并具有促进生长、防止皮炎的作用。

糖原｜glycogen　⭐真题

糖原是人和其他动物体内贮藏的多糖，由葡萄糖单体聚合而成，其结构与淀粉相似，呈螺旋状，但分支更多。人体内的糖原主要贮存在肝细胞和肌细胞中，在需要时这些细胞将其水解为葡萄糖，以提供能量或维持血糖稳定。食物中的糖原也可被人体消化系统消化。

缓冲剂｜buffer　⭐真题

缓冲剂是指能抵抗pH变化的溶液，通常由弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸组成，可在一定范围内维持体系酸碱度的相对稳定，在许多生物过程中发挥重要作用。

肽键｜peptide bond　⭐真题

肽键是由一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基之间脱水缩合形成的共价键，化学本质为C—N键。它是连接氨基酸、构成多肽和蛋白质主链的基本化学键，通过脱水合成反应形成，并能在水解时断裂。

糖源｜glycogen　⭐真题

糖源是植物体内产生可溶性糖的部位，这些可溶性糖可来自光合作用或淀粉水解。糖源通过韧皮部将糖运往糖壑（消耗或贮存糖的部位）。典型的糖源包括成熟绿叶、绿色的茎等光合器官，早春时贮藏器官（如块茎、鳞茎）动用贮存的糖时也可成为糖源。

多糖｜polysaccharide

多糖是由数百至数千个单糖通过脱水缩合形成的多聚体，属于生物大分子。重要的多糖包括淀粉、糖原和纤维素，均由葡萄糖单体聚合而成，但结构上存在差异：淀粉和糖原为螺旋状，糖原分支更多，作为能量贮存物质；纤维素则形成植物细胞壁的微纤维，起支持和保护作用。多糖在生物体内具有能量储存和结构支持等关键功能。

蛋白质｜protein

蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的多聚体，是生命活动所必需的重要生物分子。每种蛋白质具有独特的三维结构，其专一功能由结构决定。根据功能可分为结构蛋白、收缩蛋白、贮藏蛋白、防御蛋白、转运蛋白和信号蛋白等，广泛参与细胞构成、物质运输、免疫防御和信号传递等生命过程。

核酸｜nucleic acid

核酸是由核苷酸聚合而成的生物大分子，包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两类。DNA是基因的化学本质，贮存遗传信息并决定蛋白质的一级结构，进而通过RNA控制细胞和生物体的生命活动。每个核苷酸由戊糖（DNA中为脱氧核糖，RNA中为核糖）、磷酸基团和含氮碱基三部分组成。

脱氧核糖核酸｜deoxyribonucleic acid

脱氧核糖核酸（DNA）是一种由脱氧核糖核苷酸聚合而成的核酸，是生物体遗传信息的载体。其单体核苷酸由脱氧核糖、磷酸基团和含氮碱基组成。DNA分子通常以双链形式存在，是基因的化学实体，能够通过RNA控制蛋白质合成，进而影响细胞和生物体的性状。在原核细胞中，DNA集中在拟核区域，负责遗传信息的贮存和复制。

DNA双螺旋模型｜DNA double helix model

DNA双螺旋模型是沃森和克里克于1953年基于DNA X射线衍射图谱提出的DNA分子三维结构模型。该模型表明DNA由两条多核苷酸链围绕共同轴构成右手螺旋，磷酸和脱氧核糖通过3’,5’-碳连接形成骨架，位于外部，嘌呤和嘧啶碱基位于内部。螺旋直径约2 nm，相邻碱基间距0.34 nm并旋转36°，碱基序列不受限制。该模型在分子水平上阐明了基因的功能。

α螺旋｜alpha helix

α螺旋是蛋白质多肽链的一种螺旋状空间构象，常见于球状蛋白质如溶菌酶中，参与形成其专一的三维形状。

饱和脂肪酸｜saturated fatty acid

饱和脂肪酸是不含碳碳双键的脂肪酸，其碳氢链完全饱和。它是构成脂肪（甘油三酯）的基本组分，通过酯键与甘油相连。常见的有C₁₆、C₁₈等饱和脂肪酸。

氨基｜amino group

氨基是一类由氮和氢原子组成的官能团，化学式为—NH₂。它是氨基酸的核心基团之一，连接在α-碳原子上。在蛋白质合成中，一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基通过脱水缩合形成肽键。

大量元素｜macroelement

大量元素（macroelement）是指植物在生长发育过程中需要量较多的必需元素，包括碳、氢、氧、氮、钾、钙、镁、磷、硫和硅。它们可由植物从空气、水或土壤中获取，是构成细胞结构物质、调节酶活性与生命活动以及维持离子平衡和氧化还原等电化学作用的关键成分。缺乏任何一种大量元素都会导致植物生长发育受阻，甚至死亡。

核糖核酸｜ribonucleic acid

核糖核酸是一类由核糖核苷酸单体组成的多聚体长链大分子，通常为单链结构，其戊糖成分为核糖，碱基包括腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶（不含胸腺嘧啶），在蛋白质合成等生命活动中介导遗传信息的传递与表达。

核苷酸｜nucleotide

核苷酸是组成核酸（DNA和RNA）的单体。每个核苷酸由三部分组成：一个戊糖（在DNA中为脱氧核糖，在RNA中为核糖）、一个磷酸基团和一个含氮碱基；磷酸基团连接在戊糖的一端，含氮碱基连接在另一端。

葡萄糖｜glucose

葡萄糖是一种单糖，分子式为C₆H₁₂O₆，是生物体内最重要的单糖。其分子结构中含有多个羟基和一个醛基，属于醛糖。葡萄糖是细胞呼吸的主要底物，通过糖酵解等过程氧化分解，为机体提供能量。

羟基｜hydroxyl

羟基(—OH)是由一个氧原子和一个氢原子构成的极性功能团，属于有机化合物中常见的重要功能团之一。它是醇类化合物的特征基团，如乙醇即含有羟基。在生物体内，羟基广泛存在于糖类和水溶性维生素等分子中，参与形成氢键并影响分子的溶解性和反应活性。

酸雨｜acid rain

酸雨是燃烧煤、石油和天然气产生的二氧化硫和氮氧化物与大气中的水结合形成的产物，主要含硫酸和硝酸。这些酸以微小颗粒悬浮于空气中，随雨雪降落到地面，其pH通常低于5.6，有时低至2~5。酸雨能杀死水生生物、破坏水体生态平衡，伤害陆生植物和农作物，降低土壤肥力，腐蚀金属、建筑物和历史古迹，并可能通过重金属危害人体健康。

羧基｜carboxyl group

羧基（—COOH）是细胞中一种重要的功能团（functional group），由一个碳原子以双键连接一个氧原子、以单键连接一个羟基（—OH）构成。它是氨基酸的特征基团之一，氨基酸分子中同时含有氨基和羧基。在蛋白质合成时，一个氨基酸的羧基可与另一氨基酸的氨基发生脱水缩合形成肽键。

羰基｜carbonyl group

羰基是由碳原子和氧原子通过双键连接而成的功能团（>CO），是组成细胞分子的重要功能团之一。在单糖分子中，羰基若位于碳链末端则构成醛基（如葡萄糖），若位于碳链中间则构成酮基（如果糖），决定了糖的醛糖或酮糖分类。

微量元素｜trace element

微量元素是生物体维持正常生命活动所必需、但需要量极微的矿质元素。在植物中，常见的微量元素包括铁、锰、硼、锌、铜、钼、氯、钠和镍等；在人体中，必需的微量元素有铁、锌、硒、锰、铜、碘、钼、铬、氟、硅、矾、镍和锡等。它们属于必需元素，缺乏时会导致生长发育异常或功能障碍。

脂肪｜fat

脂肪又称甘油三酯或三酰甘油，是由甘油和三个脂肪酸通过脱水缩合形成酯键而构成的化合物。它是脂质中主要的贮能分子，具有疏水性，主要由碳和氢以非极性共价键组成。脂肪酸包括饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，脂肪分子中的三个酰基通常来源于不同碳链长度的脂肪酸。

脂质｜lipid

脂质是一类主要由碳和氢以非极性共价键组成的疏水分子，不是大分子或聚合物。它包括脂肪、磷脂、类固醇和蜡等，其中脂肪（甘油三酯）是主要的贮能分子，由甘油与三个脂肪酸通过酯键形成。磷脂是细胞膜的重要组分，在生命活动中起着重要作用。

氯氟代烃｜chlorofluorocarbon

氯氟代烃是一类由氯、氟取代碳氢化合物中的氢原子形成的卤代烃，常见如氟利昂（CFCl₃和CF₂Cl₂）。它们化学性质稳定，曾被广泛用作制冷剂、喷雾剂等，但逸散后可在平流层受紫外线照射分解，释放出氯原子，催化臭氧分子破坏，导致臭氧层减薄，增加到达地表的紫外线辐射，对生物造成危害。

pH｜pH

pH是衡量溶液酸碱度的指标，通常范围0~14。pH<7为酸性，pH=7为中性，pH>7为碱性。它直接影响植物生长、土壤矿物质盐类溶解度及微生物活动，细胞的某些结构如溶酶体也需要特定酸性pH来维持功能。

氨基酸｜amino acid

氨基酸是含有氨基和羧基的有机化合物，其通式中一个α-碳原子连接氨基、羧基、氢原子和可变的R基团。20种标准氨基酸是蛋白质的基本组成单位，通过脱水缩合形成肽键连接成多肽链。氨基酸的疏水或亲水性质由R基团的极性决定，其中8~9种为人体必需氨基酸，必须从食物中获取。

多聚体｜polymer

多聚体是由相同或相似的小分子（称为单体）通过共价键连接而成的长链大分子。蛋白质、核酸和多糖是生物体中三类重要的多聚体，分别由氨基酸、核苷酸和单糖聚合而成。尽管多聚体种类繁多，但生物体使用的单体种类很少，多聚体的多样性主要源于单体排列顺序的不同。

多肽｜polypeptide

多肽是由多个氨基酸通过脱水缩合形成的肽键连接而成的链状聚合物。每个氨基酸的α-氨基与另一个氨基酸的α-羧基脱水形成肽键，从而将氨基酸连接成长链。多肽链具有方向性，一端为游离氨基（N端），另一端为游离羧基（C端）。蛋白质分子由一条或多条多肽链折叠而成。

单体｜monosomy

单体（monomer）是组成多聚体的小分子。细胞利用种类有限的单体（如20种氨基酸、4种核苷酸）通过不同排列顺序合成种类繁多的生物大分子，如蛋白质和核酸。

单糖｜monosaccharide

单糖是组成多糖的单体，是最简单的糖类。其分子含有多个羟基，属于醇类，并含有一个羰基，羰基在分子一端时为醛糖（如葡萄糖），在中间时为酮糖（如果糖）。常见的单糖如葡萄糖和果糖，化学式均为C6H12O6，但结构式不同。

电负性｜electronegativity

电负性是指一个原子在形成共价键时吸引共用电子对的能力。电负性越强，原子拉住电子的力量越大。同种原子的电负性相同，形成非极性共价键；不同原子的电负性不同，形成极性共价键，例如水分子中氧的电负性强于氢，导致共用电子对偏向氧原子。

二级结构｜secondary structure

二级结构是指蛋白质多肽链主链的局部空间构象，主要由主链上的氢键维持，常见形式包括α螺旋和β折叠等；在核酸中，二级结构则指如DNA双螺旋等由碱基配对形成的规则空间排列。

二噁英｜dioxin

二噁英是一类含氯有机化合物，属于持久性环境污染物，具有高毒性和生物累积性，可在食物链中富集，对生物体和生态系统造成危害。

放射性同位素｜radioisotope

放射性同位素（radioisotope）是指原子核不稳定、能自发衰变并释放射线的同位素。因其释放的射线可被检测，常用于生物学实验中对特定分子（如蛋白质、DNA）或代谢物进行示踪标记，以追踪其位置或代谢途径。

非极性｜nonpolar

非极性（nonpolar）是指共价键或分子中电荷分布均匀、没有正负极性区域的性质。当两个原子电负性相同或相差极小时，共用电子对均匀分布，形成非极性共价键，如H₂、O₂和CH₄中的键。由非极性共价键组成的分子整体也是非极性的，如脂质分子，它们与水不能相容，呈现疏水性。

共价键｜covalent bond

共价键是原子间通过共用电子对而形成的化学键。根据成键原子的电负性差异，可分为非极性共价键（电负性相同）和极性共价键（电负性不同）。共价键是构成生物大分子如蛋白质、核酸等的主要化学键，决定了分子的化学性质和反应活性。

果糖｜fructose

果糖是一种常见的单糖，与葡萄糖互为同分异构体，分子式均为C₆H₁₂O₆但结构不同。其羰基位于分子内部形成酮基，因此属于酮糖。果糖是蜂蜜的主要成分之一，存在于多种糖类混合物中。

含氮碱基｜nitrogenous base

含氮碱基是组成核苷酸的含氮有机碱，通过糖苷键连接在戊糖的一端，与磷酸基团和戊糖共同构成核苷酸。含氮碱基包括嘌呤（如腺嘌呤、鸟嘌呤）和嘧啶（如胞嘧啶、胸腺嘧啶、尿嘧啶）两类，是核酸（DNA和RNA）中携带遗传信息的关键组分。

极性分子｜polar molecule

极性分子是指分子中由于不同原子的电负性存在差异，导致共用电子对偏向电负性强的原子，使电荷分布不均匀，从而一端带部分负电荷、另一端带部分正电荷的分子。例如水分子中氧的电负性强于氢，共用电子对偏向氧，使氧带部分负电、氢带部分正电，因此水是典型的极性分子。极性分子通常易溶于水等极性溶剂。

极性共价键｜polar covalent bond

极性共价键是由电负性不同的原子间形成的共价键，共用电子对偏向电负性较强的原子，导致电荷分布不均匀，产生部分正负电荷。例如水分子中氧的电负性强于氢，共用电子对靠近氧原子，使氧带部分负电荷、氢带部分正电荷。与非极性共价键不同，极性共价键的电子并非均等共用，由此赋予分子极性，影响物质的溶解性和化学反应。

胶原蛋白｜collagen

胶原蛋白是一种丝状结构蛋白，属于糖蛋白，由细胞分泌并在细胞外基质中形成粗壮的纤维。它是哺乳动物皮、骨、齿、腱等结缔组织的主要成分，为组织提供支撑和强度。其丝状形态和胞外组装特性使其成为重要的结构蛋白。

离子键｜ionic bond

离子键是原子间通过电子得失形成带相反电荷的离子、并由静电引力相互作用而形成的化学键。例如，钠原子失去一个电子成为钠离子(Na⁺)，氯原子得到一个电子成为氯离子(Cl⁻)，两者相互吸引形成离子键。由离子键形成的化合物如盐类，通常以晶体的形式存在。

磷脂｜phospholipid

磷脂是脂质的一类，结构与脂肪类似，但仅含两个脂肪酸和一个磷酸基团，是细胞膜的重要组分。磷脂分子具有两亲性，亲水头部与疏水尾部使其在水环境中自发形成脂双层，构成生物膜的基本骨架。在膜中，磷脂分子可通过疏水相互作用侧向移动，赋予膜流动性。

钠｜sodium

钠（sodium）是生物体必需的常量矿物质元素，在体内主要以钠离子（Na⁺）形式存在。它与钾共同维持细胞与细胞外液之间的电化学平衡，对神经信号传导和肌肉收缩等生理活动至关重要。细胞通过质膜上的钠-钾泵主动转运，将钠离子泵出细胞，以保持细胞外高钠、细胞内低钠的浓度梯度。

内聚作用｜cohesion

内聚作用是指在水分子之间由于氢键而形成的强相互吸引力（cohesive force）。这种力量使水分子彼此紧密聚集，是水具有高内聚力的基础，可达200 MPa。在植物体内，内聚作用使得导管中的水柱能够承受0.5~3 MPa的张力而不断裂，从而在蒸腾拉力下维持连续的水柱，保障水分从根部向上部长距离运输。

醛糖｜aldose

醛糖是一类单糖，其分子中的羰基位于末端，形成醛基。单糖分子具有多个羟基，属于多羟基化合物，若羰基在端位则为醛糖，例如葡萄糖。

三级结构｜tertiary structure

三级结构是指蛋白质分子在二级结构基础上，多肽链进一步盘曲折叠所形成的完整三维空间构象。这种构象包括螺旋和扭曲等局部结构，赋予蛋白质专一的形状，是其执行特定功能的基础。例如，球状蛋白质整体呈球形，表面常有特定的缺口或结合部位，能够识别并结合靶分子，如溶菌酶通过其三维结构识别并结合肽聚糖以发挥杀菌功能。

氢键｜hydrogen bond

氢键是一种分子间或分子内的弱相互作用，由与电负性强的原子（如氧、氮）以极性共价键相连的氢原子，与另一个电负性强的原子之间的静电吸引所形成。水分子间通过氢键产生内聚力，DNA双链中碱基配对也依赖氢键维持双螺旋结构。

清蛋白｜albumin

清蛋白是血浆中含量最丰富的蛋白质，约占血浆蛋白质总量的45%，在体内不断更新（每天约更新3%），是维持血浆胶体渗透压和运输物质的重要成分。

人体必需的元素｜essential elements

人体必需的元素是指人体生命活动所必需、必须从饮食中获取的矿物质元素，对维持生命活动、促进生长和生殖有重要作用。这类元素共21种以上，缺乏会导致正常功能受阻和疾病。它们可分为常量元素（如钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁）和微量元素（如铁、锌、硒、锰、铜、碘等）。

球蛋白｜globulin

球蛋白是一类分子形状大致呈球形的蛋白质。例如，微管蛋白就是一种球蛋白，构成微管的壁。这类蛋白质的三维结构决定其专一功能，大多数蛋白质如溶菌酶等均属球状蛋白质。

溶菌酶｜lysozyme

溶菌酶是一种能溶解细菌细胞壁从而杀菌的酶，存在于眼泪、白细胞、黏膜、唾液、胃液和肠液等多种体液与组织中。它由一条多肽链组成，折叠成球状蛋白质，具有特定的三维形状，分子表面有一个缺口，可专一性地识别并结合细菌细胞壁上的肽聚糖，进而破坏细胞壁。溶菌酶是人体非特异性免疫的第一道防线成分之一，能消灭多种细菌。

输出蛋白｜exportin

输出蛋白是一类介导大分子物质从细胞核转运至细胞质的转运蛋白，参与核质运输过程。

双螺旋｜double helix

双螺旋是沃森和克里克于1953年提出的DNA分子三维结构模型，由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一轴右手螺旋形成。该结构中，脱氧核糖和磷酸交替连接构成骨架并位于外侧，嘌呤和嘧啶碱基朝向内侧；螺旋直径约2 nm，相邻碱基对沿轴间距0.34 nm并旋转36°，碱基序列不受限制。双螺旋模型在分子层次上阐明了基因的结构与功能，为遗传信息的储存和复制提供了基础。

水解反应｜hydrolysis

水解反应是指水分子参与使化学键断裂的化学反应。在细胞中，ATP（腺苷三磷酸）的水解是其典型例子：ATP分子末端的焦磷酸键（高能磷酸键）在水解时断裂，形成ADP并释放一个磷酸根，同时释放大量能量，这些能量可被细胞直接用于驱动各种生命活动，如肌肉收缩、神经活动等。

四级结构｜quaternary structure

蛋白质四级结构是指由两条或多条具有独立三级结构的多肽链（亚基）通过非共价键相互作用组装形成的空间构象。

脱水合成｜dehydration synthesis

脱水合成（dehydration synthesis）是一种通过脱去一分子水将小分子单体连接成多聚体的化学反应。在反应中，一个单体提供羟基（-OH），另一个单体提供氢原子（-H），两者结合失去一分子水，同时形成共价键。这一过程是蛋白质、多糖、核酸和脂肪等生物大分子合成的关键机制。

脱氧核糖｜deoxyribose

脱氧核糖是DNA中特有的戊糖，作为核苷酸的三部分之一，与磷酸基团和含氮碱基共同组成核苷酸单体。它区别于RNA中的核糖，是脱氧核糖核酸（DNA）的结构组分。

同位素｜isotope

同位素是指质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子。它们化学性质基本相同，但物理性质（如放射性）可能不同。某些同位素具有放射性，可作为示踪原子用于研究生物大分子的代谢过程，例如赫尔希和蔡斯用放射性同位素标记噬菌体的蛋白质和DNA以证明DNA是遗传物质。

同位素示踪｜isotope tracing

同位素示踪是利用放射性或稳定同位素标记特定化合物，通过追踪同位素在生物体内的行踪来研究物质代谢、分布和迁移的实验技术。该方法灵敏度高，可实时动态追踪，广泛应用于生物化学和生理学研究中。

碳氢化合物｜hydrocarbon

碳氢化合物是由碳和氢两种元素组成的有机化合物，也称烃。碳原子可形成链状结构，链可有分支且长度可变，因此种类繁多。它是众多有机化合物的母体，其他有机化合物可视为其衍生物。

糖壑｜glycocalyx

糖壑（sugar sink）是植物体内接受和消耗或贮存糖分的部位。它是韧皮部运输中糖分从糖源（如光合作用叶片）运往的目标区域，包括根尖、茎尖、果实以及贮藏组织等。糖壑可以是消耗糖进行生长的器官，也可以是暂时贮存糖的器官，其角色可随季节变化而在源与壑之间转换。

腺嘌呤｜adenine

腺嘌呤是一种嘌呤类含氮碱基，是构成核酸（DNA和RNA）和腺苷三磷酸（ATP）的重要组分。在核酸中，腺嘌呤与戊糖和磷酸组成核苷酸，参与遗传信息的编码。在ATP中，腺嘌呤与核糖结合为腺苷，连接高能磷酸键，充当细胞的能量载体。其衍生物6-呋喃腺嘌呤（激动素）具有促进植物细胞分裂的活性。

戊糖｜pentose

戊糖是一种含有五个碳原子的单糖，是核苷酸的组成成分之一。在DNA中，戊糖为脱氧核糖；在RNA中，戊糖为核糖。戊糖与磷酸基团和含氮碱基共同构成核苷酸单体。

异构体｜isomer

异构体是指具有相同分子式但原子排列方式不同的化合物。它们分为结构异构体（原子连接顺序不同）和立体异构体（原子空间取向不同，包括几何异构和光学异构）。异构现象在生物大分子中十分常见，如单糖的D/L构型和氨基酸的手性，这些异构体在功能上可能有显著差异。

一级结构｜primary structure

一级结构是指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序。它由基因中DNA的核苷酸序列决定，是蛋白质高级结构的基础，并最终决定蛋白质的专一三维形状和功能。

蔗糖｜sucrose

蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖通过糖苷键连接而成的二糖，是植物光合作用的主要产物和有机物运输的主要形式。在韧皮部装载过程中，蔗糖通过质外体途径或共质体途径进入筛分子-伴胞复合体，其主动转运依赖于H±蔗糖同向转运体。蔗糖也是人体膳食中常见的双糖，经消化分解为单糖后被吸收。

组成酶｜constitutive enzyme

组成酶是细胞中始终合成、其产生不受环境特定物质有无影响的酶。这类酶的表达是组成型的，不依赖于诱导物或外界化学信号，与诱导酶相对。它们在原核生物如大肠杆菌中持续执行基本代谢功能，例如乳糖操纵子模型中的相关酶在无诱导物时仍能低水平合成。

Dicer蛋白｜Dicer

Dicer蛋白是一种核糖核酸酶，属于Dicer样蛋白家族，能特异性识别并切割病毒双链RNA，产生小片段产物，在植物等生物中参与抗病毒防御过程。

羧苯基苯丙烷二酮｜2-carboxyphenyl-3-phenyl-propane-1,3-dione, CPD

羧苯基苯丙烷二酮（CPD）是一种含有2-羧基苯基与3-苯基丙烷-1,3-二酮结构的有机小分子，属于苯丙烷类衍生物，可能在植物代谢或信号转导中发挥作用。