細胞的化學(xué)與分子組成

細胞的分子基礎(chǔ)和基本概念第一節(jié)、細胞的化學(xué)與分子組成

細胞的主要物質(zhì)基礎(chǔ)是生物小分子和由生物小分子構(gòu)成的生物大分子，如核酸、蛋白質(zhì)和糖類。歸納如下：原生質(zhì)組成細胞的物質(zhì)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(zhì)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(nèi)生化反應(yīng)的場所。游離水結(jié)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(nèi)外液的滲透壓和PH值；b、與蛋白質(zhì)或脂類結(jié)合，組成具有一定功能的結(jié)合

蛋白質(zhì)（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(zhì)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(shù)。功能細胞主要的營養(yǎng)物質(zhì)。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(shù)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(shù)目和位置不同疏水性化學(xué)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(zhì)。3、氨基酸(aminoacid)堿性的氨基側(cè)鏈酸性的羧基組成蛋白質(zhì)的基本單位?！毎麅?nèi)氨基酸主要有20種。共同結(jié)構(gòu)含有氨基的有機酸，差別主要是R側(cè)鏈的不同。主要功能4、核苷酸(nucleotide)化學(xué)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(zhì)基礎(chǔ)。(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(jié)構(gòu)雙鏈單鏈存在部位主要存在細胞核中主要存在細胞質(zhì)中功能儲存，復(fù)制和傳遞遺傳信息與遺傳信息表達有關(guān)DNA和RNA的區(qū)別

(二)DNA的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)模型二級結(jié)構(gòu)：一級結(jié)構(gòu)：3.4nm含10個堿基對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。2.兩條長鏈的堿基在雙螺旋內(nèi)側(cè)按堿基配對原則（A=T，G三C）以氫鍵相連?！铩顳NA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型3.4nm含10個堿基對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型360°3.相鄰堿基對旋轉(zhuǎn)36°，間距0.34nm，一個螺旋包含10個堿基旋轉(zhuǎn)360°，螺距為3.4nm。攜帶遺傳信息；復(fù)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(zhuǎn)運RNA)rRNA

(核糖體RNA)(三)RNA的結(jié)構(gòu)與功能三種RNA分子的結(jié)構(gòu)特征和功能比較mRNAtRNA

rRNA

★結(jié)構(gòu)特征基本上呈線形，局部呈雙鏈，形成發(fā)夾式結(jié)構(gòu)。呈三葉草形，柄部和基部呈雙螺旋結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)?！锕δ茏饔棉D(zhuǎn)錄DNA中的遺傳信息，并帶到核糖體上，作為合成蛋白質(zhì)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(zhì)合成場所的核糖體的組成成分。反密碼環(huán)氨基酸結(jié)合位點二、蛋白質(zhì)（一）蛋白質(zhì)分子的化學(xué)組成蛋白質(zhì)的基本單位氨基酸氨基酸20種它們結(jié)構(gòu)的共同特點：含有氨基的有機酸。或堿性的氨基酸性的羧基側(cè)鏈兩性化合物兩性電解質(zhì)（主要元素：CHON

；少量的S）（二）蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)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(xué)鍵方式連接，從而組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)。肽鍵肽鍵蛋白質(zhì)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(cè)鏈側(cè)鏈側(cè)鏈側(cè)鏈主鏈★蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)模型1.蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)多肽鏈中氨基酸的種類，數(shù)目和排列順序。（主鍵：肽鍵；副鍵：二硫鍵）2.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)在一級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)。（氫鍵）a-螺旋：肽鏈以右手螺旋盤繞而成的空心筒狀構(gòu)象。?-折疊片層：一條肽鏈回折而成的平行排列構(gòu)象?？煞譃槿停篴-螺旋?-折疊片層a-螺旋?-折疊片層3.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再行折疊。（氫鍵，酯鍵，離子鍵，疏水鍵）★蛋白質(zhì)的一、二、三級結(jié)構(gòu)都是單條多肽鏈的變化。只有一條多肽鏈的蛋白質(zhì)，須在三級結(jié)構(gòu)的水平才表現(xiàn)出生物活性，但由兩條或多條肽鏈構(gòu)成的蛋白質(zhì)，必須構(gòu)成四級結(jié)構(gòu)，方能表現(xiàn)出生物活性。4.蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)中每個獨立的三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈亞基亞基氫鍵蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)a.蛋白質(zhì)是細胞和組織的主要成分；b.作為酶催化生物體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)；c.蛋白質(zhì)具有運輸，收縮，調(diào)節(jié)和防御作用。（三）蛋白質(zhì)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(dǎo)合成蛋白質(zhì)脂質(zhì)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(dǎo)蛋白質(zhì)合成的RNA制造蛋白質(zhì)的核糖體原核細胞原核細胞氧與代謝關(guān)系的變化細胞膜內(nèi)陷成細胞器細胞核的出現(xiàn)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(chǎn)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(jù)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(jié)構(gòu)細胞膜細胞質(zhì)細胞核電鏡下結(jié)構(gòu)膜相結(jié)構(gòu)非膜相結(jié)構(gòu)細胞膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復(fù)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(zhì)基質(zhì)核仁染色質(zhì)核基質(zhì)真核細胞的基本結(jié)構(gòu)★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(zhì)中，不與蛋白質(zhì)結(jié)合位于細胞核內(nèi)，很長，與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成染色體