第四五節(jié)生細胞物質基礎

1、第四五節(jié)生細胞物質基礎第四節(jié) 細胞的物質基礎元素基礎分子基礎一、元素基礎1、必需元素：新陳代謝或生長發(fā)育所必需的元素。大量元素（宏量元素）：成人每日需要大于100mg C H O N K Na Ca P Mg Cl S微量元素（痕量元素） Fe Zn I Se F Cu Mo Mn Cr Si Co 等2、非必需元素攝入少量不會產(chǎn)生嚴重病理現(xiàn)象：Al攝入微量即出現(xiàn)病態(tài)或新陳代謝嚴重障礙：Hg，Pb在生命元素中，碳原子具有特別重要的作用，碳原子相互連接成鏈或成環(huán)，形成各種生物大分子的基本結構。碳骨架 結構排列和長短決定了有機化合物的基本性質、二、分子基礎（由小分子到大分子） 小分子 大分子 復合

2、大分子 單糖 多糖 糖蛋白 氨基酸 蛋白質 糖脂 核苷酸 核酸 脂蛋白 脂肪酸 脂類 水無機鹽1、水 水是生命存在的條件，是原生質最基本的物質，是細胞的主要成分。隨著細胞的衰老，細胞的含水量逐漸下降，活細胞的含水量不低于75。存在方式： 游離水 95 結合水 以氫鍵結合于蛋白質分子中的水分，構成細胞結構的組成成分水是無機離子和大分子物質的天然溶劑，也是原生質的分散介質 溶解大多數(shù)的有機物和無機物 所有生物化學反應都需要水 排出代謝產(chǎn)物如尿素或多余的鹽分細胞各種生理活動的場所 人體血液的組成主要是水（90） 參與細胞的各種代謝活動保護作用（水能吸收熱量；水的蒸發(fā)熱較高）維持細胞內外的離子及酸堿平

3、衡生命的基本單位 細胞微量元素：Fe，Zn，I生命的基本單位 細胞2、無機鹽（通常以離子狀態(tài)存在） 含量很少，約占1。鹽在細胞中解離為離子，離子的濃度除具有調節(jié)滲透壓和維持酸堿平衡的作用外，還有許多重要的作用。主要的陰離子有Cl、HPO42和HCO3，其中磷酸根離子在細胞代謝活動中最為重要。主要的陽離子有：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Mo2+。3、糖類 來自于光合作用，資源豐富，是人類食物中的主要供能者?？梢栽隗w內轉變?yōu)橹尽?糖類是生物體進行生命活動的主要能源物質葡萄糖是細胞的能源物質，在葡萄糖分解過程中，釋放的能量用以合成三磷酸腺苷（

4、ATP），供細胞生命活動的需要。糖類分類： 單糖 單糖的分子式（CH2O）n，是細胞主要的能源以及構成某些大分子物質的原料。 五碳糖（戊糖）：核糖、脫氧核糖 六碳糖（己糖）：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖 寡糖（低聚糖） 雙糖 蔗糖、麥芽糖、乳糖 三糖、四糖 棉籽糖 多糖 能水解成許多單糖的高分子化合物 營養(yǎng)儲備多糖淀粉、糖原 結構多糖纖維素、幾丁質(含氮的多糖)4、脂類：結構物質、能量物質。 脂類是脂肪、磷脂、糖脂、類固醇、蠟、類胡蘿卜素等類化合物的總稱脂類的理化特點：難溶于水，而易溶于非極性有機溶劑脂類的基本組成單位：脂肪酸脂類的分類脂肪：中性脂肪（三脂酰甘油或稱甘油三脂） 油類脂：磷脂 糖

5、脂 類固醇等脂類的功能脂類是生物膜的主要成分；是儲存能的分子，脂肪氧化時產(chǎn)生的能量大約是糖氧化時的二倍。生物表面的保護層/保持體溫/生物活性物質脂類的主要組成元素C、H、O 但O的含量低，C、H元素比例高，有的脂類還含有P、N脂類的基本組成單位： 脂肪酸CH3(CH2)nCOOHn1020脂肪酸1)飽和脂肪酸：硬脂酸（stearic acid）軟脂酸（palmitic acid）2)不飽和脂肪酸：油酸（oleic acid）亞油酸（linoleic acid）亞麻酸（linolrnic acid）花生四烯酸（arachidonic acid）中性脂肪（三脂酰甘油或稱甘油三脂）和油（植物中）(b

6、) A triglyceride三脂酰甘油類脂 磷脂：是構成生物膜的基本成分，也是許多代謝途徑的參與者。分為甘油磷脂和鞘磷脂兩大類。 糖脂：糖脂也是構成細胞膜的成分，與細胞的識別和表面抗原性有關。 類固醇類 磷脂是生物膜脂質雙層的主要成分，磷酸膽堿一端為極性的頭，兩個脂肪酸一端為非極性的尾，其中一個脂肪酸通常含不飽和雙鍵，因此總有點彎折 類固醇類 又稱甾類化合物，其中膽固醇是構成動物膜的成分，與膜的通透性有關。另一些甾類化合物是激素類（脂溶性激素） ，如雌性激素、雄性激素、腎上腺激素等，是重要的生物活性物質和信號分子。 5、蛋白質 生物大分子 分子量在數(shù)千以上 細胞的主要結構成分，一個細胞中約

7、含有104種蛋白質，分子的數(shù)量達1011個。 機體的重要組成部分，是除水外含量最多的養(yǎng)分，占細胞干重的50%。提供能量、轉化為糖和脂肪。蛋白質的種類:1）化學組成： 單純蛋白：只有氨基酸組分 如清蛋白 結合蛋白：氨基酸組分+其他組分（輔基） 如脂蛋白、糖蛋白、核蛋白等2）蛋白質外形： 纖維蛋白：角蛋白、纖維蛋白原 球形蛋白：血紅蛋白、多數(shù)酶蛋白、抗體等3）蛋白質功能： 結構蛋白膠原蛋白、絲蛋白、角蛋白等 調節(jié)蛋白：激素 抗體蛋白：免疫球蛋白 催化蛋白：酶等（全酶酶蛋白輔酶） 轉運蛋白：載體蛋白、通道蛋白等蛋白質的功能：1）結構和支持：如膠原蛋白，蠶絲蛋白2）催化：如酶類，胰蛋白酶3）運輸：如血

8、紅蛋白，轉鐵蛋白4）運動：如肌動蛋白；微管蛋白5）功防：如毒素、抗體、重金屬結合蛋白6）信息傳遞、調節(jié)：激素（如胰島素，神經(jīng)生長因子、受體）、跨膜受體蛋白（接受信號）7）儲藏：如乳汁蛋白，卵白蛋白，種子蛋白此外，基因的表達、調控和人類高級神經(jīng)活動等都與蛋白質密切相關蛋白質是一切生命現(xiàn)象的物質載體結構單位氨基酸 組成蛋白的氨基酸有20種 通式： RCH(NH2)COOH蛋白質的基本組成單位元素組成：C、H、O、N和硫，有些蛋白質還含有少量的磷和金屬元素。各種蛋白質的含氮量很接近，平均含氮量為16% 不同氨基酸其R基各不相同，R基的結構決定了20種氨基酸的特殊性質蛋白質的分子結構連接方式：肽鍵肽鍵

9、H2O肽鍵（Peptide bond）：一個氨基酸的羧基與另一個氨基酸的氨基縮水而成的酰胺鍵稱為肽鍵（CONH）蛋白質的基本結構形式 多肽鏈：NHCHCONHCHCO 多肽鏈的方向性：從N末端指向C末端一級結構（primary structure）二級結構(secondary structure)三級結構(tertiary structure)四級結構(quaternary structure) 高級結構蛋白質的一級結構 一級結構（線性結構）：每一條特定的肽鏈都有其特異的氨基酸排列順序 一級結構的連接鍵：肽鍵；二硫鍵； 一級結構決定高級結構。蛋白質的三級結構：是在二級結構基礎上進一步盤旋折疊而

10、成特定空間構象；維持三級結構穩(wěn)定：氫鍵 二锍鍵 鹽鍵蛋白質形成三級結構的驅動力是：疏水作用蛋白質的二級結構：由每條多肽鏈再盤旋折疊而成二級結構主要有 螺旋（角蛋白） 折疊（蠶絲、珠絲）維持二級結構的力量為：氫鍵 三級結構的基本單位結構域（domain）三級結構的基本單位是結構域。一個結構域指的是一條多肽鏈或能夠獨立折疊為穩(wěn)定的三級結構的多肽鏈的一部分。結構域也是一個功能單位，通常蛋白質中不同的結構域是和不同的功能相關的。 相同的結構域一般具有相同的功能 蛋白質的四級結構許多球狀蛋白分子含有兩條或多條多肽鏈，這些多肽鏈間以非共價鍵(疏水鍵)的方式相連接，聚合而成的更復雜的蛋白質四級結構。每一條多

11、肽鏈都有自己的三級結構，這樣的多肽鏈被稱作蛋白質的亞基（subunit），又被稱作亞單位。單獨存在時一般無生物活性。 蛋白質的四級結構指的是各個亞基在寡聚蛋白質中的空間排布關系和蛋白質亞基之間的相互作用，它不考慮每個亞基自身的構象。 變性：在某些理化因素作用下，蛋白質的空間結構被破壞，從而導致其理化性質改變、生物活性喪失的現(xiàn)象稱為變性。 變性不涉及一級結構的變化6、核酸 細胞內貯存和傳遞遺傳信息的生物大分子，由許多核苷酸通過磷酸二酯鍵相連而成。 DNA （Deoxyribonucleic acid ）脫氧核糖核酸主要存在于細胞核內的染色體中，線粒體和葉綠體中也有，是遺傳信息的攜帶者 RNA（

12、Ribonucleic acid ）核糖核酸主要存在于細胞質中，在蛋白質合成中起重要作用，細胞核中也有組 成組成的核苷酸磷酸戊糖堿基（符號）磷酸核糖腺嘌呤（A） AMP鳥嘌呤（G）GMP胞嘧啶（C）CMP尿嘧啶（U）UMP脫氧核糖腺嘌呤（A）dAMP鳥嘌呤（G）dGMP胞嘧啶（C）dCMP胸腺嘧啶（T）dTMP核酸的分子組成： 元素組成：C、H、O、N、P（911）基本結構單位：核苷酸 8種2、 DNA的分子結構 DNA的一級結構 是核酸分子中核苷酸排列順序及其連接方式，核苷酸的排列順序代表了遺傳信息。1、核苷酸的鏈接方式：35磷酸二酯鍵2、核酸的基本結構形式：多核苷酸鏈信息量：4n末端：5端

13、，3端多核苷酸鏈的方向：5端3端（由左到右）3、表示方法：結構式、線條式、文字縮寫DNA的二級結構是DNA的雙螺旋結構模型（平行、反向、互補）氫鍵堿基堆積力離子鍵DNA雙螺旋結構的特點：1、DNA分子由兩條DNA單鏈組成2、DNA雙螺旋結構是分子中兩條單鏈之間基團相互識別和作用的結果DNA雙螺旋結構的要點：（）分子由兩條走向相反的互補核苷酸鏈構成，一條為，另一條為，兩條鏈均按同一中心軸呈右手螺旋。的變性和復性的變性（熔解）：雙螺旋結構破壞，雙鏈解旋，分開為單鏈的過程。變性因素：加熱值改變等影響氫鍵的物理化學因素復性（退火）：變性后，適當?shù)卣{整溫度和值，分開的兩條互補鏈可通過堿基配對重新形成雙螺旋。（2）RNA（三種）分布：主要存在細胞質中，細胞核中也有單鏈，不存在堿基比例關系局部能形成堿基對，出