《陳閱增普通生物學》第三版-第一章-細胞的化學組成課件

?陳閱增普通生物學?第三版--第一章-細胞的化學組成課件1839.德.施旺〔T.Schwann〕?顯微研究?，指出動物和植物的根本單位都是細胞，進一步補充了細胞學說?！惨话阏J為施萊登和施旺共同提出了細胞學說?！?858.德.微爾和〔R.Virchow〕提出“細胞來自細胞〞，開展了細胞學說，否認了生命的自然發(fā)生學說。1880.魏斯曼〔A.Weissmann〕指出現在所有的細胞都有一個共同祖先，細胞是連續(xù)開展的、進化的。至此，完整的細胞學說形成?！?9世紀自然科學三大發(fā)現之一〕細胞學說主要內容：1、所有生物都由細胞和細胞產物所構成。2、新細胞只能由原來的細胞分裂產生。3、所有細胞都具有根本相同的化學組成和代謝活性。4、生物體總的活性可以看成是組成生物體的各相關細胞的相互作用和集體活動的總和。第一章細胞的化學組成一、元素組成C、H、O、N、P、S、Ca占細胞鮮重的99.35％，其中C、H、O、N占96％，這7種元素以外的其它元素含量很少，甚至痕量，但必不可少。二、分子組成生物體內主要含有以下一些物質分子：（一）水、無機鹽1、水〔1〕含量不同生物含水量不同，通常占體重65～90％；一般水生生物和幼年動植物含水較多；同一生物不同部位含水量不同，柔軟組織，如肌肉、腦髓含水70～80％，骨骼含水20～25％。（2）存在形式①游離水：以游離態(tài)存在，可作為溶劑。②結合水：與Pr等物質緊密結合，參與生物體的構成。（3）重要性從生命發(fā)展史來看，最初的生命產生于水環(huán)境，后來一部分生物仍需在水中生活，另一部分生物逐漸減小對水環(huán)境的依賴性，但沒有一種生物能完全脫離水而生存。從水對生命活動的作用來看，水是最好的溶劑；同時也是某些反響的底物。

此外，水的比熱大，可使生物體的體溫不至于因為周圍環(huán)境溫度的變化而發(fā)生急劇變化。2、無機鹽（1）存在狀態(tài)：一般以離子形式存在。（2）作用①維持細胞滲透壓②調節(jié)PH值③作為酶的輔助因子④是合成某些有機物的原料〔二〕糖類一般用通式可表示為Cm(H2O)n，含C、H、O，一般比例為1：2：1。包括單糖、寡糖、多糖。1、單糖(CH2O)n，n≥3命名：n從3開始增大，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、脫氧核糖，己糖中的葡萄糖（G）等。酮糖：鏈內C上含有羰基－C－，如丙糖中的二羥丙酮、戊糖中的核酮糖、己糖中的果糖等。O許多單糖對生物體有重要作用，如甘油醛和二羥丙酮的磷酸酯是細胞呼吸作用和光合作用的中間產物；核糖、脫氧核糖分別構成RNA、DNA；G是機體的主要供能物質，也是綠色植物光合作用的產物。鏈式G和環(huán)式G的互換（P17）：單糖分子中的醛基或羰基，與另一個C原子上的羥基反應，就形成半縮醛。（以環(huán)式為主）船式構象：椅式構象：環(huán)式2、寡糖〔由少數幾個單糖脫水縮合而成的糖〕D－葡萄糖L－葡萄糖CHOCHOHRCHOCHOHRD型L型天然葡萄糖都是D－葡萄糖。（1）麥芽糖（C12H22O11）由2分子G脫水縮合而成，形成一個α－1，4－糖苷鍵，具有還原性，是構成淀粉的基本單位。（2）蔗糖由1分子G和1分子果糖脫水縮合而成，無還原性。3、多糖由很多單糖分子脫水縮合而成的分支或不分支的長鏈分子，是自然界數量最多的糖類。（1）淀粉由G通過糖苷鍵連接而成，通式(C6H10O5)n，是植物細胞中作為貯藏物質的糖。直鏈淀粉：G之間以α－1，4－糖苷鍵相連，分子量從幾千到50萬不等，沒有支鏈，整個分子常呈螺旋形，能溶于熱水，遇碘變藍。支鏈淀粉：每條鏈中的G之間都以α－1，4－糖苷鍵相連，但鏈與鏈的交接處以α－1，6－糖苷鍵相連，分子量在20萬以上，甚至可達100萬，不溶于熱水，遇碘呈棕紅色?！?〕糖原是動物細胞中以貯存狀態(tài)存在的多糖，又稱動物淀粉，在肝臟和肌肉中含量最高，分別稱肝糖原和肌糖原。肝糖原與調節(jié)血糖濃度有關；肌糖原在肌肉劇烈運動時迅速水解成G，保證肌細胞有充足的能量。糖原在結構上與支鏈淀粉相似，分支比支鏈淀粉多，分子量也比支鏈淀粉大，遇碘呈紅褐色。（3）纖維素是高等植物細胞壁的主要成分，也是自然界分布最廣、數量最多的多糖。沒有分支，由G脫水而成，但連接G的是β－1，4－糖苷鍵。（人體淀粉酶只能水解α－1，4－糖苷鍵，不能水解β－1，4－糖苷鍵）〔4〕其它多糖幾丁質：昆蟲和甲殼類動物外骨骼的主要成分。果膠：植物細胞胞間層的主要成分。粘多糖：在腺體分泌液、血液、細胞膜表面都有分布，細菌莢膜和細胞壁中也常有粘多糖。在機體內常與Pr結合成糖蛋白，某些位于細胞膜表面的糖蛋白與細胞識別功能有關。（三）脂類1、中性脂肪和油兩者是同類物質，在動物中叫脂肪，在植物中叫油，都由甘油和脂肪酸縮合而成，沒有極性，高度疏水。2、磷脂類脂肪酸飽和脂肪酸：C鏈上不含雙鍵，常溫下為固態(tài)。不飽和脂肪酸：C鏈上含一個以上雙鍵，常溫下為液態(tài)。對于哺乳動物和人，有2種脂肪酸不能自己合成，必須從外界攝取，即亞油酸和亞麻酸，為人體的必需脂肪酸。甘油的α－OH與磷酸結合成酯，另外2個－OH與脂肪酸結合，這樣就形成了最簡單的磷脂——磷脂酸。如果磷酸基團中的一個H再被膽堿取代，就形成卵磷脂，它是生物膜的主要成分。

如果磷酸基團中的一個H被膽胺取代，就形成腦磷脂，與血液凝固有關，同時也構成動物的膜結構。磷脂分子頭部極性、親水，尾部非極性、疏水。3、其它（1）蠟結構與脂肪相似，但組成蠟的醇和脂肪酸都是長鏈的，而且醇是單羥基醇，多見于皮膚和羽毛表面、葉和果實的表面以及昆蟲體表，可防止細胞失水或防水。（2）類固醇（如：膽固醇、性激素、VD、腎上腺皮質激素等。）（3）萜類類胡蘿卜素：植物細胞中的葉綠體色素。視黃醛：是VA的氧化物，與動物的感光活動有關，人缺乏時易患夜盲癥。VE：又叫生育酚，具抗氧化作用，與動物的生殖功能和抗衰老有關。VK：與凝血作用有關，缺乏時容易皮下和內臟出血?！菜摹砅r是生命的根本物質之一，從某種意義上說，沒有Pr就沒有生命。元素組成：C（50～56％）、H（6～8％）、O（19～24％）、N（13～19％）、S（0～4％），有些Pr含P，少數Pr含Fe、Cu、Zn、Mo、Mn、Mg、Co等金屬元素。各種Pr的含N量均接近16％，可用于估算樣品中的Pr含量。1、Pr單體（氨基酸）天然存在的Pr所包含的aa共20種，通式為：CRHCOOHNH2共性：一個α碳原子同時與一個－COOH、一個NH2、一個H和一個R基相連，R是可變的側鏈。除甘氨酸外，所有天然aa的α碳原子都不對稱，即α碳原子同時與4個不同基團相連，因此也有D－aa和L－aa之分，所有天然Pr都由L－aa所構成。20種天然aa的名稱及縮寫：甘氨酸:Gly丙氨酸:Ala纈氨酸:Val亮氨酸:Leu異亮氨酸:Ile脯氨酸:Pro色氨酸:Trp苯丙氨酸:Phe酪氨酸：Tyr絲氨酸:Ser蘇氨酸: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賴氨酸:Lys精氨酸:Arg組氨酸:His2、肽和多肽一個aa的α－氨基和另一個aa的α－羧基脫水縮合，形成肽鍵，并生成相應的化合物二肽。同樣還可以不斷往肽鏈上添加新的aa，肽鏈中有幾個aa，就可以叫幾肽。肽：分子量≤1500多肽：分子量>15003、Pr空間結構（1）一級結構概念

：指Pr分子中多肽鏈的數目、多肽鏈之間的連接方式和連接部位，二硫鍵的數目和位置，多肽鏈中aa的數目、種類和順序等?！?〕二級結構①概念：維持Pr

二級結構的作用力：H鍵指Pr分子中的肽鏈向單一方向卷曲而形成的有周期性重復的主體結構或構象。②種類：α—螺旋：肽鏈圍繞一個縱軸形成螺旋狀。β—折疊片：并行排列的幾條肽鏈之間通過H鍵相互連接，形成片層結構?！?〕三級結構概念：Pr分子在二級結構的根底上，通過H鍵、離子鍵、疏水作用力、范德華力等次級鍵的作用，進一步折疊卷曲而形成的空間結構。（4）四級結構概念：由2條以上肽鏈構成的Pr

中，各條肽鏈的三級結構在空間上的位置就是四級結構，即各條肽鏈以弱鍵相互連接所形成的特定構象。4、Pr的變構和變性〔1〕變構作用概念：含兩個以上亞單位的Pr分子，如果其中一個亞單位與其它小分子物質結合，使該亞單位和其它亞單位的構象發(fā)生變化，從而導致整個Pr的構象和活性發(fā)生改變，這種現象叫做變構作用或別構作用?！?〕Pr的變性①概念：Pr

在某些物理或化學因素的作用下，其空間結構被破壞，失去生物學活性，這種現象叫Pr的變性。物理因素：X射線、紫外線、高溫等化學因素：重金屬離子、酸、堿、有機溶劑等②Pr變性的表現：肽鏈的構象從有序的卷曲、折疊狀態(tài)變?yōu)樗缮o序；疏水基團外露；溶解度降低；失去結晶能力