《陈阅增普通生物学》第三版-第一章-细胞的化学组成

第一部分细胞和生物大分子细胞的发现和细胞学说的建立：1665.英.胡克（R.Hooke）用显微镜观察软木片，发现蜂窝状小室，命名为“细胞”。荷兰.列文虎克（AntonivanLeeuwenhoek）首次发现活细胞。1833.布朗（R.Brown）指出细胞核是植物细胞的重要调节部分，最早认识到活细胞结构的作用。1835.F.迪雅尔丹（F.Dujardin）发现动物细胞内含物，命名为“肉样质”。1838.德.施莱登（M.Schleiden）《论植物的发生》一文，指出细胞是一切植物结构的基本单位，标志细胞学说形成。1839.德.施旺（T.Schwann）《显微研究》，指出动物和植物的基本单位都是细胞，进一步补充了细胞学说。（一般认为施莱登和施旺共同提出了细胞学说。）1858.德.微尔和（R.Virchow）提出“细胞来自细胞”，发展了细胞学说，否定了生命的自然发生学说。1880.魏斯曼（A.Weissmann）指出现在所有的细胞都有一个共同祖先，细胞是连续发展的、进化的。至此，完整的细胞学说形成。（19世纪自然科学三大发现之一）细胞学说主要内容：1、所有生物都由细胞和细胞产物所构成。2、新细胞只能由原来的细胞分裂产生。3、所有细胞都具有基本相同的化学组成和代谢活性。4、生物体总的活性可以看成是组成生物体的各相关细胞的相互作用和集体活动的总和。第一章细胞的化学组成一、元素组成C、H、O、N、P、S、Ca占细胞鲜重的99.35％，其中C、H、O、N占96％，这7种元素以外的其它元素含量很少，甚至痕量，但必不可少。二、分子组成生物体内主要含有以下一些物质分子：（一）水、无机盐1、水（1）含量不同生物含水量不同，通常占体重65～90％；一般水生生物和幼年动植物含水较多；同一生物不同部位含水量不同，柔软组织，如肌肉、脑髓含水70～80％，骨骼含水20～25％。（2）存在形式①游离水：以游离态存在，可作为溶剂。②结合水：与Pr等物质紧密结合，参与生物体的构成。（3）重要性从生命发展史来看，最初的生命产生于水环境，后来一部分生物仍需在水中生活，另一部分生物逐渐减小对水环境的依赖性，但没有一种生物能完全脱离水而生存。从水对生命活动的作用来看，水是最好的溶剂；同时也是某些反应的底物。此外，水的比热大，可使生物体的体温不至于因为周围环境温度的变化而发生急剧变化。2、无机盐（1）存在状态：一般以离子形式存在。（2）作用①维持细胞渗透压②调节PH值③作为酶的辅助因子④是合成某些有机物的原料（二）糖类一般用通式可表示为Cm(H2O)n，含C、H、O，一般比例为1：2：1。包括单糖、寡糖、多糖。1、单糖(CH2O)n，n≥3命名：n从3开始增大，依次叫丙糖、丁糖、戊糖、己糖，等等。存在形式：醛糖：O末端C含有醛基－CH，如丙糖中的甘油醛，戊糖中的核糖、脱氧核糖，己糖中的葡萄糖（G）等。酮糖：链内C上含有羰基－C－，如丙糖中的二羟丙酮、戊糖中的核酮糖、己糖中的果糖等。O许多单糖对生物体有重要作用，如甘油醛和二羟丙酮的磷酸酯是细胞呼吸作用和光合作用的中间产物；核糖、脱氧核糖分别构成RNA、DNA；G是机体的主要供能物质，也是绿色植物光合作用的产物。

链式G和环式G的互换（P17）：单糖分子中的醛基或羰基，与另一个C原子上的羟基反应，就形成半缩醛。（以环式为主）船式构象：椅式构象：环式2、寡糖（由少数几个单糖脱水缩合而成的糖）D－葡萄糖L－葡萄糖CHOCHOHRCHOCHOHRD型L型天然葡萄糖都是D－葡萄糖。（1）麦芽糖（C12H22O11）由2分子G脱水缩合而成，形成一个α－1，4－糖苷键，具有还原性，是构成淀粉的基本单位。（2）蔗糖由1分子G和1分子果糖脱水缩合而成，无还原性。3、多糖由很多单糖分子脱水缩合而成的分支或不分支的长链分子，是自然界数量最多的糖类。（1）淀粉由G通过糖苷键连接而成，通式(C6H10O5)n，是植物细胞中作为贮藏物质的糖。直链淀粉：G之间以α－1，4－糖苷键相连，分子量从几千到50万不等，没有支链，整个分子常呈螺旋形，能溶于热水，遇碘变蓝。支链淀粉：每条链中的G之间都以α－1，4－糖苷键相连，但链与链的交接处以α－1，6－糖苷键相连，分子量在20万以上，甚至可达100万，不溶于热水，遇碘呈棕红色。（2）糖原是动物细胞中以贮存状态存在的多糖，又称动物淀粉，在肝脏和肌肉中含量最高，分别称肝糖原和肌糖原。肝糖原与调节血糖浓度有关；肌糖原在肌肉剧烈运动时迅速水解成G，保证肌细胞有充足的能量。糖原在结构上与支链淀粉相似，分支比支链淀粉多，分子量也比支链淀粉大，遇碘呈红褐色。（3）纤维素是高等植物细胞壁的主要成分，也是自然界分布最广、数量最多的多糖。没有分支，由G脱水而成，但连接G的是β－1，4－糖苷键。（人体淀粉酶只能水解α－1，4－糖苷键，不能水解β－1，4－糖苷键）（4）其它多糖几丁质：昆虫和甲壳类动物外骨骼的主要成分。果胶：植物细胞胞间层的主要成分。粘多糖：在腺体分泌液、血液、细胞膜表面都有分布，细菌荚膜和细胞壁中也常有粘多糖。在机体内常与Pr结合成糖蛋白，某些位于细胞膜表面的糖蛋白与细胞识别功能有关。（三）脂类1、中性脂肪和油两者是同类物质，在动物中叫脂肪，在植物中叫油，都由甘油和脂肪酸缩合而成，没有极性，高度疏水。2、磷脂类脂肪酸饱和脂肪酸：C链上不含双键，常温下为固态。不饱和脂肪酸：C链上含一个以上双键，常温下为液态。对于哺乳动物和人，有2种脂肪酸不能自己合成，必须从外界摄取，即亚油酸和亚麻酸，为人体的必需脂肪酸。甘油的α－OH与磷酸结合成酯，另外2个－OH与脂肪酸结合，这样就形成了最简单的磷脂——磷脂酸。如果磷酸基团中的一个H再被胆碱取代，就形成卵磷脂，它是生物膜的主要成分。如果磷酸基团中的一个H被胆胺取代，就形成脑磷脂，与血液凝固有关，同时也构成动物的膜结构。磷脂分子头部极性、亲水，尾部非极性、疏水。3、其它（1）蜡结构与脂肪相似，但组成蜡的醇和脂肪酸都是长链的，而且醇是单羟基醇，多见于皮肤和羽毛表面、叶和果实的表面以及昆虫体表，可防止细胞失水或防水。（2）类固醇（如：胆固醇、性激素、VD、肾上腺皮质激素等。）（3）萜类类胡萝卜素：植物细胞中的叶绿体色素。视黄醛：是VA的氧化物，与动物的感光活动有关，人缺乏时易患夜盲症。VE：又叫生育酚，具抗氧化作用，与动物的生殖功能和抗衰老有关。VK：与凝血作用有关，缺乏时容易皮下和内脏出血。（四）Pr是生命的基本物质之一，从某种意义上说，没有Pr就没有生命。元素组成：C（50～56％）、H（6～8％）、O（19～24％）、N（13～19％）、S（0～4％），有些Pr含P，少数Pr含Fe、Cu、Zn、Mo、Mn、Mg、Co等金属元素。各种Pr的含N量均接近16％，可用于估算样品中的Pr含量。1、Pr单体（氨基酸）天然存在的Pr所包含的aa共20种，通式为：CRHCOOHNH2共性：一个α碳原子同时与一个－COOH、一个NH2

、一个H和一个R基相连，R是可变的侧链。除甘氨酸外，所有天然aa的α碳原子都不对称，即α碳原子同时与4个不同基团相连，因此也有D－aa和L－aa之分，所有天然Pr都由L－aa所构成。20种天然aa的名称及缩写：甘氨酸:Gly丙氨酸:Ala缬氨酸:Val亮氨酸:Leu异亮氨酸:Ile脯氨酸:Pro色氨酸:Trp苯丙氨酸:Phe酪氨酸：Tyr丝氨酸:Ser苏氨酸:Thr半胱氨酸:Cys甲硫氨酸:Met天冬酰胺:Asn谷氨酰胺:Gln（蛋氨酸）天冬氨酸:Asp谷氨酸:Glu赖氨酸:Lys精氨酸:Arg组氨酸:His2、肽和多肽一个aa的α－氨基和另一个aa的α－羧基脱水缩合，形成肽键，并生成相应的化合物二肽。同样还可以不断往肽链上添加新的aa，肽链中有几个aa，就可以叫几肽。肽：分子量≤1500多肽：分子量>15003、Pr空间结构（1）一级结构概念

：指Pr分子中多肽链的数目、多肽链之间的连接方式和连接部位，二硫键的数目和位置，多肽链中aa的数目、种类和顺序等。（2）二级结构①概念：维持Pr

二级结构的作用力：H键指Pr分子中的肽链向单一方向卷曲而形成的有周期性重复的主体结构或构象。②种类：α—螺旋：肽链围绕一个纵轴形成螺旋状。β—折叠片：并行排列的几条肽链之间通过H键相互连接，形成片层结构。（3）三级结构概念：Pr

分子在二级结构的基础上，通过H键、离子键、疏水作用力、范德华力等次级键的作用，进一步折叠卷曲而形成的空间结构。（4）四级结构概念：由2条以上肽链构成的Pr

中，各条肽链的三级结构在空间上的位置就是四级结构，即各条肽链以弱键相互连接所形成的特定构象。4、Pr的变构和变性（1）变构作用概念：含两个以上亚单位的Pr分子，如果其中一个亚单位与其它小分子物质结合，使该亚单位和其它亚单位的构象发生变化，从而导致整个Pr的构象和活性发生改变，这种现象叫做变构作用或别构作用。（2）Pr的变性①概念：Pr

在某些物理或化学因素的作用下，其空间结构被破坏，失去生物学活性，这种现象叫Pr的变性。物理因素：X射线、紫外线、高温等化学因素：重金属离子、酸、碱、有机溶剂等②Pr变性的表现：肽链的构象从有序的卷曲、折叠状态变为松散无序；