細胞的化學與分子組成

細胞的分子基礎和基本概念第一節(jié)、細胞的化學與分子組成

細胞的主要物質基礎是生物小分子和由生物小分子構成的生物大分子，如核酸、蛋白質和糖類。歸納如下：原生質組成細胞的物質C、H、O、NS、P、Cl、K、Na、Ca、Mg、Fe微量元素細胞生物小分子無機小分子有機小分子單糖脂肪酸氨基酸核苷酸水無機鹽生物大分子核酸蛋白質脂類多糖無機化合物水細胞中含量最大（70%），極性小分子，是良好的溶劑，是細胞內生化反應的場所。游離水結合水無機鹽以離子形式存在。陽離子：Na+,K+,Ca2+,Fe2+,Mg2+等陰離子：Cl-,SO42-,PO43-,HCO3-等功能a、維持細胞內外液的滲透壓和PH值；b、與蛋白質或脂類結合，組成具有一定功能的結合

蛋白質（如血紅蛋白）或類脂（如磷脂）。種類單糖脂肪酸氨基酸核苷酸有機化合物有機小分子多糖蛋白質核酸生物大分子糖苷鍵肽鍵磷酸二酯鍵1、單糖(monosaccharide)通式(ＣＨ2Ｏ)ｎ，ｎ＝３～７的正整數。功能細胞主要的營養(yǎng)物質。主要指葡萄糖(G)貯存動物——糖元

植物——淀粉2、脂肪酸(fattyacid)通式CH3(CH2)nCOOH，n為10~20的偶數親水性，易形成酯和酰胺①碳氫鏈長度②所含碳-碳雙鍵的數目和位置不同疏水性化學特性１．組成細胞膜的磷脂，兼性分子，即同時具有疏水端和親水端。

主要功能２．營養(yǎng)價值較高的營養(yǎng)物質。3、氨基酸(aminoacid)堿性的氨基側鏈酸性的羧基組成蛋白質的基本單位?！毎麅劝被嶂饕?0種。共同結構含有氨基的有機酸，差別主要是R側鏈的不同。主要功能4、核苷酸(nucleotide)化學組成單核苷酸戊糖核糖脫氧核糖磷酸含氮有機堿嘧啶：ＴＣＵ嘌呤：ＡＧ（堿基）核酸的基本單位嘧啶嘌呤胞嘧啶C胸腺嘧啶T尿嘧啶U鳥嘌呤G腺嘌呤A核糖脫氧磷酸堿基糖苷鍵核苷酯鍵單核苷酸3’5’磷酸二酯鍵5′3′一、核酸〓核酸生物遺傳的物質基礎。(一)核酸的種類核酸脫氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）DNARNADNARNA戊糖脫氧核糖

核糖堿基AGCTAGCU磷酸磷酸磷酸核苷酸種類脫氧腺苷酸（dAMP)腺苷酸（AMP）

脫氧鳥苷酸（dGMP)鳥苷酸（GMP）脫氧胞苷酸（dCMP)胞苷酸（CMP）脫氧胸苷酸（dTMP)尿苷酸（UMP）結構雙鏈單鏈存在部位主要存在細胞核中主要存在細胞質中功能儲存，復制和傳遞遺傳信息與遺傳信息表達有關DNA和RNA的區(qū)別

(二)DNA的結構與功能DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序。Watson和

Crick提出的DNA雙螺旋結構模型二級結構：一級結構：3.4nm含10個堿基對DNA雙螺旋結構模型DNA的雙鏈形成360°DNA的雙鏈形成—氫鍵1.DNA分子是由兩條相互平行方向相反的多核苷酸鏈圍繞著同一中心軸形成的雙螺旋結構。2.兩條長鏈的堿基在雙螺旋內側按堿基配對原則（A=T，G三C）以氫鍵相連。★★DNA雙螺旋結構模型3.4nm含10個堿基對DNA雙螺旋結構模型360°3.相鄰堿基對旋轉36°，間距0.34nm，一個螺旋包含10個堿基旋轉360°，螺距為3.4nm。攜帶遺傳信息；復制并傳遞遺傳信息。DNA的功能

RNA為單鏈，可自身回折形成局部假雙鏈。分類mRNA

(信使RNA)tRNA

(轉運RNA)rRNA

(核糖體RNA)(三)RNA的結構與功能三種RNA分子的結構特征和功能比較mRNAtRNA

rRNA

★結構特征基本上呈線形，局部呈雙鏈，形成發(fā)夾式結構。呈三葉草形，柄部和基部呈雙螺旋結構，柄部3‘有CCA三個堿基，其相對端為基部呈環(huán)形，稱反密碼環(huán)，中央有三個堿基，為反密碼子。線形，某些節(jié)段可能成雙螺旋結構。★功能作用轉錄DNA中的遺傳信息，并帶到核糖體上，作為合成蛋白質的模板。運輸活化的氨基酸到核糖體上的mRNA的特定位點，特定的tRNA運輸特定的氨基酸。為蛋白質合成場所的核糖體的組成成分。反密碼環(huán)氨基酸結合位點二、蛋白質（一）蛋白質分子的化學組成蛋白質的基本單位氨基酸氨基酸20種它們結構的共同特點：含有氨基的有機酸?；驂A性的氨基酸性的羧基側鏈兩性化合物兩性電解質（主要元素：CHON

；少量的S）（二）蛋白質的分子結構由相同或不同的各個氨基酸，按照一定的排列順序，以特定的化學鍵方式連接，從而組成蛋白質的基本結構。肽鍵肽鍵蛋白質分子是由許多氨基酸分子通過肽鍵，依次縮合而形成多肽鏈。側鏈側鏈側鏈側鏈主鏈★蛋白質的四級結構模型1.蛋白質的一級結構多肽鏈中氨基酸的種類，數目和排列順序。（主鍵：肽鍵；副鍵：二硫鍵）2.蛋白質的二級結構在一級結構的基礎上，借氫鍵在氨基酸殘基之間連接，使多肽鏈成為螺旋或折疊的結構。（氫鍵）a-螺旋：肽鏈以右手螺旋盤繞而成的空心筒狀構象。?-折疊片層：一條肽鏈回折而成的平行排列構象?？煞譃槿停篴-螺旋?-折疊片層a-螺旋?-折疊片層3.蛋白質的三級結構在二級結構的基礎上再行折疊。（氫鍵，酯鍵，離子鍵，疏水鍵）★蛋白質的一、二、三級結構都是單條多肽鏈的變化。只有一條多肽鏈的蛋白質，須在三級結構的水平才表現出生物活性，但由兩條或多條肽鏈構成的蛋白質，必須構成四級結構，方能表現出生物活性。4.蛋白質的四級結構四級結構中每個獨立的三級結構的多肽鏈亞基亞基氫鍵蛋白質的四級結構a.蛋白質是細胞和組織的主要成分；b.作為酶催化生物體內各種化學反應；c.蛋白質具有運輸，收縮，調節(jié)和防御作用。（三）蛋白質的主要功能第二節(jié)、細胞的形成與進化大致分為三個階段：1、從分子到細胞2、從原核細胞到真核細胞3、從單細胞生物到多細胞生物一、從分子到細胞※生命源自于海洋！簡單元素（C、H、O）無機分子有機分子氨基酸核苷酸多肽指導合成蛋白質脂質膜包裹原始細胞自然條件肽鍵磷酸二酯鍵RNA二、從原核細胞到真核細胞原始細胞包圍細胞的細胞膜儲存遺傳信息的DNA指導蛋白質合成的RNA制造蛋白質的核糖體原核細胞原核細胞氧與代謝關系的變化細胞膜內陷成細胞器細胞核的出現真核細胞三、從單細胞生物到多細胞生物單細胞生物——衣藻

群體——盤藻

多細胞生物——團藻以綠藻為例：多細胞生物的兩個基本特點：①細胞產生了特化；②細胞之間協(xié)同合作。單細胞向多細胞生物進化可能是：首先形成群體，然后再演變?yōu)榫哂胁煌鼗毎亩嗉毎?。第三?jié)、原核細胞與真核細胞根據細胞的進化程度，可將生物細胞分為原核細胞和真核細胞兩大類。一.原核細胞（一）支原體（二）細菌細胞膜RNA核糖體DNA核糖體中間體細菌壁DNA二.真核細胞光鏡下結構細胞膜細胞質細胞核電鏡下結構膜相結構非膜相結構細胞膜內質網高爾基復合體線粒體溶酶體過氧化氫體核膜核糖體中心粒微管微絲中等纖維細胞質基質核仁染色質核基質真核細胞的基本結構★三、原核細胞與真核細胞的比較比較項目原核細胞真核細胞細胞大小較小(1-10um)較大(10-100um)細胞核無核膜和核仁，為擬核有核膜和核仁，為真核DNA呈環(huán)狀，位于細胞質中，不與蛋白質結合位于細胞核內，很長，與蛋白質結合構成染色體