细胞化学组成

第一部分细胞和生物大分子内容细胞的化学组成细胞的形态结构细胞的代谢（光合作用）细胞分裂和细胞周期细胞和生物大分子一、细胞学说的建立二、细胞的基本概念三、细胞的类别细胞和生物大分子Leeuwenhoek发明制作显微镜，并观察了活的细菌及原生动物。RobertHooke将观察到的软木片中的蜂窝状小格子命名为cell。Schleiden和Schwann提出：植物和动物都是由细胞组成的，细胞是组成生物体的基本单位。细胞和生物大分子英国科学家霍克（R.Hook,1635-1703)，27岁成为英国皇家学会领导成员,发表对木栓的观察,命名Cell。荷兰人列文虎克（AntonivonLeeuwenhoek,1623-1723）用自磨镜片做成显微镜第一次观察了活的细菌和原生动物。细胞和生物大分子返回

最初提出细胞学说观点的两篇论文是:

德国植物学家施莱登1838年发表的论文:『论植物发现』;

德国动物学家施旺1839年发表的论文:『动、植物结构与生长相似性的显微研究』。细胞和生物大分子返回二、细胞的基本概念：（1）细胞是所有动、植物的基本结构单位（3）新细胞由老细胞繁殖产生。（2）每个细胞相对独立，一个生物体内各细胞之间协同配合。

细胞和生物大分子细胞是生命活动的基本单位生物体内各细胞间又相互联系协作细胞是生物体生长发育的基本单位细胞是遗传的基本单位细胞和生物大分子三、细胞类别：原核细胞真核细胞植物细胞动物细胞细胞按复杂程度和进化顺序分按营养类型分细胞和生物大分子原核细胞主要特点1.遗传物质仅一个环状DNA2.无核膜3.无细胞器,无细胞骨架4.以无丝分裂或出芽繁殖代表生物支原体、细菌、蓝藻返回细菌细胞结构三大结构体系真核细胞遗传信息表达系统染色质(体)、核糖体、

mRNA、tRNA等等细胞骨架系统胞质骨架、核骨架生物膜系统质膜、内膜系统（细胞器）

依据细胞类型，整个生物世界可以区分为两大类：

原核生物真核生物

细菌植物

放线菌动物

蓝藻真菌（霉菌,酵母)

等等原生动物

藻类细胞和生物大分子第一章细胞的化学组成元素组成细胞和生物大分子分子组成CHON0.5%microelements&traceelements3.5%:S,P,CI,Na,K,Ca,Mg,Fe,etc.96%其中26种常见元素:C,H,O,N,P,S,CI,Na,K,Ca,Mg,Fe,I,Zn,Mn,Cu,Mo,Co,Cr,F,V,Si,B,Se,As,Br细胞和生物大分子一、元素组成一些偶然存在元素及少量有毒元素，还有一些元素的功能目前不清楚

细胞中的元素与无机界中的元素一致，并无特殊性。地壳和人体的主要元素地壳中最丰富的元素（红色）——氧，硅和铝。氧，硅，铝，铁，钙，钠，钾和镁占98%。人体元素（兰色）最丰富的是H、C、O、N

。人体80%是水，即人体中的氧原子有2/3存在于水中。人体的氢原子的60%存在于非水物质中。人体非水原子的25%以上是碳原子。碳元素的特殊性在周期表中的位置、原子结构：成键能力和成键方式：碳元素在生物分子结构中有着特别重要的作用细胞和生物大分子C原子较强的成键能力和多种成键方式生物分子结构多样性和复杂性生物大分子的功能多样性细胞和生物大分子二、分子组成不同生物细胞，在分子组成上基本是相同的。蛋白质：由氨基酸组成核酸：由8种核苷酸组成脂类：由甘油，脂肪酸组成糖：由各种单糖组成无机盐：维生素：水：细胞和生物大分子细胞和生物大分子说明：水的分子形式仅一种，但其在生物体内的存在形式有自由水和结合水两种。蛋白质的种类最多，其次为RNA种类越多的分子，在生物体内承担的功能也越多、越复杂细胞和生物大分子水地球上生命起源于水中，陆生生物体内细胞也生活在水环境中水的性质影响生命活动，如：溶解性质，酸碱度，pH

水占生物体的60％以上的重量水对生物体非常重要水具有极性可形成氢键；水具较强的内聚力和表张力，对生物体内营养物质的运输有重要意义；肺泡在水环境中保证O2和CO2的交换，水分子间氢键造成水的表面张力，可使肺泡瘪塌；肺泡中存在一种表面活性蛋白破坏水的表面张力，使肺泡胀开水影响生命活动的例子：

水具有较大的比热和汽化热，对维持生物体正常的体温及代谢速率具有重要意义；固态水的密度低于液态水，这对水生生物的生存具有重要意义；水是良好的溶剂，与许多生物大分子和极性表面具有较强的亲和力，这对生物大分子的代谢具有重要意义。细胞和生物大分子细胞和生物大分子无机盐约占生物体干重的5%左右一般以离子形式存在，有阴、阳离子之分功能：维持体液pH值恒定维持细胞内外的渗透平衡与生物大分子结合发挥其功能常见阴离子：Cl-、HCO3-、HPO42-常见阳离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+脂类：细胞和生物大分子多种存在形式：油脂：甘油与脂肪酸形成的酯，有油与脂肪之分。能量的储存形式。磷脂：甘油、脂肪酸、磷酸组成的酯，种类：有脑磷脂、卵磷脂、硝磷脂等。结构特点：极性，双亲分子。细胞和生物大分子类固醇：动物细胞及神经髓鞘的重要组成成分，主要存在于膜结构中。蜡：长链脂肪酸与长链脂肪醇形成的长链酯类化合物。萜类：异戊二烯彼此连接形成的一类脂溶性桥环化合物。甘油三酯分子结构储脂豚鼠脂肪细胞中的巨大的油滴水韭属植物的地下茎的两个形成层细胞（含有油滴）磷脂分子结构（1）

磷脂分子可以看成是一个极性头，两条非极性尾巴。（2）

鞘脂分子和磷脂不同。但总体看来，也可看成一个极性头，两条非极性尾巴。细胞内细胞外糖链糖脂磷脂胆固醇返回（1）

固醇类的内核由4个环组成（2）

一些人体重要维生素和激素是固醇（3）胆固醇是细胞的必要成份（4）血清中的胆固醇太多会促使形成动脉硬化和心脑血管疾病脂代谢异常和遗传病一个患有Tay-Sachs病的一岁婴儿，右图是其受影响的脑细胞的局部电镜照片。溶酶体有异常的ganglioside沉积糖类：细胞和生物大分子多羟基醛或多羟基酮及其衍生物糖类在生物体内的存在形式及生物功能单糖寡糖多糖糖储糖结构糖——提供能量,如葡萄糖，果糖，甘油醛等.单糖——

多羟基醛或多羟基酮称为糖。以葡萄糖为例，葡萄糖是六碳糖单糖的生物功能：A、作为多糖的组成元件B、作为燃料C、组成寡糖参与细胞信号传递（葡萄糖结构式）（葡萄糖结构式）天然单糖大多数是

D-型糖吡喃型C1上羟基位置不同出现α-，β-两种构型单糖通过糖苷键联成多糖链麦芽糖的结构淀粉：植物细胞的储糖形式；糖元：动物细胞的储糖形式，有肝糖原，肌糖元。纤维素:高等植物细胞壁及木材、棉花的主要成分；糖蛋白:细胞表面的信号分子。糖脂：细胞膜的构成成分。储存能量结构糖多糖淀粉糖元纤维素

注意：多糖链也有方向性，有还原端和非还原端淀粉和纤维素都由葡萄糖组成，它们之间主要区别在于α－糖苷键和β－糖苷键的区别一条多糖链的两端有不同结构和性质：一端的糖基有游离的半缩醛羟基，称还原端；另一端的糖基没有游离的半缩醛羟基，称非还原端。返回储糖——淀粉和糖原

—能量的储存者淀粉是植物光合作用的产物，葡萄糖是其构成单位。淀粉水解释放的葡萄糖是所有细胞的“分子燃料”动画结构糖——保护、

识别和抵御多糖与蛋白质或多肽结合形成蛋白聚糖，成为细胞表面重要的结构成分寡糖与蛋白质结合形成糖蛋白蛋白质细胞和生物大分子蛋白质是细胞最重要的结构与功能成分，参与所有的生命活动过程蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的链状生物大分子氨基酸

氨基酸是同时具有α－氨基和α－羧基的小分子参与蛋白合成的共有20种天然氨基酸（氨基酸通式）氨基酸彼此通过肽键联成肽链返回（2）具有α－氨基和α－羧基是各种氨基酸的共性

（3）各种氨基酸的区别在侧链基团—R（1）除甘氨酸外，

α－碳原子为手性碳原子

一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基脱水缩合形成肽键+一条肽链的两端有不同结构和性质：

一端的氨基酸残基带有游离氨基，称氨基端；另一端的氨基酸残基带有游离羧基，称羧基端。细胞和生物大分子每种蛋白质都有自己特定的三维空间结构和生物学功能血红蛋白质的三级结构和四级结构一级结构二级结构三级结构四级结构β－折叠蛋白质的四级结构是指各条肽链之间的位置和结构。所以，四级结构只存在于由两条肽链以上组成的蛋白质。如血红蛋白蛋白质的三级结构是指整条肽链盘绕折叠形成一定的空间结构形状。如纤维蛋白和球状蛋白。角蛋白的聚合返回溶菌酶带状空间模型溶菌酶球状空间模型蛋白质的种类与功能细胞和生物大分子结构蛋白：毛发、胫腱、韧带纤维、肌纤维；储存蛋白：卵清蛋白(为卵发育提供氨基酸源)保护蛋白：抗体蛋白，溶菌酶等运输蛋白：载铁蛋白、血红蛋白等信号蛋白：膜表面的糖蛋白、激素等细胞和生物大分子某些物理和化学方法可使蛋白质的高级结构发生改变，从而失去其生物功能核苷酸和核酸细胞和生物大分子核苷酸：由磷酸、戊糖、碱基三部分组成核糖核苷酸:

核糖+磷酸+碱基(A、G、C、U)脱氧核糖核苷酸:

脱氧核糖+磷酸+碱基(A、G、C、T)

(1)

碱基—糖之间是β—糖苷键

(2)糖—磷酸之间是磷酸酯键OH碱基磷酸核糖

(1)

碱基—糖之间是β—糖苷键

(2)糖—磷酸之间是磷酸酯键磷酸脱氧核糖碱基碱基细胞和生物大分子返回细胞和生物大分子核酸：是分子生物学，分子遗传学及基因工程的主要研究对象组成：由核苷酸以3’,5’-磷酸二酯键连接而成的链状生物大分子。有DNA和RNA两种两类核酸

DNA

由脱氧核糖核苷酸通过磷酸二酯键构成双链，右手双螺旋储存和传递遗传信息RNA由核糖核苷酸通过磷酸二酯键构成单链,部分双螺旋指导和参与合成蛋白质。信使RNA（mRNA）核糖体RNA（rRNA）转运RNA（tRNA）

细胞和生物大分子5－C未形成磷酸二酯键，称5’末端3－C未形成磷酸二酯键，称3’末端ATAADNA分子组成DAN的双螺旋结构C、两条链对应碱基呈配对关系

A＝TG≡CD、螺旋直径20A，螺距34A，每一螺距中含10bp

DNA双螺旋可以看作是D