生物体和生物化学课件

生物化学 董晓燕等编写高等教育出版社2010年2月 国家级 十一五 重点教材 第一章生物化学与生物体 第二节生物体的基本结构及功能 第一节生物体的物质组成 第一节生物体的物质组成 无机分子 有机分子 水无机盐 糖类脂类蛋白质 酶 核酸维生素 构成生物体的分子 各种元素 第一节生物体的物质组成 一 生物体的元素组成及其作用二 构成生物体的分子 一 生物体的元素组成及其作用 元素 化学反应中不可再分解的最简单物质 组成生物体的常见化学元素主要有30种左右 原子序数相对较低 C H O N在大多数生物体中占总重量的96 以上 一 生物体的元素组成及其作用 一 生物体的元素组成及其作用 微量元素 Mn B Zn Cu Mo I Si Co Se等 的主要作用 酶系统中特异的活化中心 作为激素或维生素的成分 影响核酸代谢 二 构成生物体的分子 各种化合物占细胞鲜重的比例 二 构成生物体的分子 1 水2 无机盐3 有机分子 1 水 1 存在形式 2 生理作用 1 存在形式 自由水 流动性大 不被胶体颗粒或大分子吸附 占绝大部分 例如 人体血浆中含有的水 结合水 在亲水胶体体系中 与蛋白质 多糖 脂类等物质紧密结合的水 例如 人体内与骨骼肌细胞中的蛋白质结合在一起的水 2 生理作用 水可以作为生物体内良好的溶剂 水是生物体内各种物质的运输者 水本身亦能参与生物体内各种物质的代谢反应 水对体温的调节和维持起着很大的作用 2 生理作用 良好溶剂 2 生理作用 物质的运输者 2 生理作用 参与生物体内各种物质的代谢反应 C6H12O6 6O2 6H2O 6CO2 12H2O 2 生理作用 对体温的调节和维持起着很大的作用 2 无机盐 1 存在形式 2 生理作用 1 存在形式 无机盐在生物体内主要以离子态形式存在 例如Na K Ca2 Mg2 C1 HPO42 HCO3 2 生理作用 细胞内某些复杂化合物的重要组成部分 例如 Mg2 是叶绿素的组成成分 维持生物体的生命活动 可以作为酶 辅酶的成分或激活剂 在生物体内起电化学作用 参与渗透压调节 胶体的稳定和电荷的中和等 3 有机分子 1 小分子单体聚合成大分子多聚体 2 生物体内存在异构体 3 碳原子参与形成大量有机分子的基本骨架 4 功能团赋予生物分子多种反应活性 1 单体聚合成多聚体 脱水缩合反应与水解反应 小分子单体通过脱水缩合反应消耗能量形成大分子多聚体 2 生物体内存在异构体 异构体 同分异构体 具有相同分子式而分子中的原子排列不同的化合物分为 构造异构和立体异构 构造异构体 具有相同分子式 而分子中原子或基团连接顺序不同 立体异构体 分子中原子的结合顺序相同 而原子或原子团在空间的相对位置不同 2 生物体内存在异构体 构造异构体 2 生物体内存在异构体 立体异构体 3 碳原子参与形成有机分子的骨架 4 功能团赋予生物分子反应活性 功能团 与碳骨架相连的 含有O H P S的原子团称为功能团 第二节生物体的基本结构及功能 细胞生物其有序的结构层次应该为 元素 小分子 大分子 多分子 亚细胞水平 细胞器等 细胞 组织 器官 系统 生物体 第二节生物体的基本结构及功能 第二节生物体的基本结构及功能 第二节生物体的基本结构及功能 生物 非细胞生物 病毒等 细胞生物 原核生物 细菌等 真核生物 单细胞生物 原生动物等 多细胞生物 多数动植物 第二节生物体的基本结构及功能 典型的细菌细胞结构模式图 第二节生物体的基本结构及功能 高等动物和植物细胞结构模式图 第二节生物体的基本结构及功能 二 细胞分裂 三 生物体与生物化学的关系 一 细胞的基本结构及各部分功能 一 细胞的基本结构及功能 1 细胞膜和细胞壁2 细胞核3 细胞质和细胞器4 细胞的整体性 1 细胞膜和细胞壁 1 细胞膜 2 细胞壁 1 细胞膜 细胞膜 细胞表面的膜 厚度通常为7 8nm 细胞膜作用 保护细胞 与生物细胞新陈代谢密切相关 半透性 细胞膜的基本的组成成分 将在第二章 糖化学 第三章 蛋白质化学 和第七章 脂类和生物膜 加以阐述 而对于以细胞膜为主的生物膜特性将在第七章进行说明 2 细胞壁 细胞壁 位于植物细胞细胞膜之外的无生命结构 厚度在0 1 m 10 m之间 细胞壁具有支持和保护作用 最主要的成分纤维素属于糖类中的同聚多糖 其他成分如半纤维素和果胶属于糖类中的杂多糖 2 细胞核 1 被膜 4 核仁 3 染色质 2 核质 5 核孔 2 细胞核 核小体与DNA 染色质 染色体的关系 3 细胞质和细胞器 细胞质 在细胞膜以内 细胞核膜以外的部分 由细胞器和胞质溶胶两部分组成 3 细胞质和细胞器 1 内膜结构系统细胞器 2 与基因表达相关的细胞器 3 与能量转换相关的细胞器 4 其他细胞器 1 内膜结构系统细胞器 能够增加细胞内的面积 使细胞成为一个完整整体 主要包括内质网 高尔基体 溶酶体和液泡 过氧化物酶体和乙醛酸循环体均属于微体 微体与溶酶体很相似 但所含的酶不同 1 内膜结构系统细胞器 2 与基因表达相关的细胞器 核糖体 一种核糖核蛋白颗粒 合成蛋白质的场所 核糖体结构模式图 3 与能量转换相关的细胞器 线粒体 将有机物分解为无机物的主要场所 线粒体结构模式图 3 与能量转换相关的细胞器 叶绿体 可以将无机物合成为有机物 叶绿体结构模式图 3 与能量转换相关的细胞器 4 其他细胞器 细胞质中存在的三维的网络系统 主要由纤维状的蛋白质组成 主要有三种 即微管 微丝 中间纤维 细胞骨架 4 其他细胞器 细胞骨架模式图 4 其他细胞器 存在于高等动物和非种子植物中 由微管构成 一个细胞中通常存在两个互相垂直的中心粒 每个中心粒由9组三连体微管组成 中心体 4 细胞的整体性 从结构上看 细胞的膜结构使细胞的各个部分沟通起来 形成相互联系的整体 从功能上看 细胞的各部分也表现出密切配合 协调统一 4 细胞的整体性 胰蛋白酶原的形成过程 二 细胞分裂 1 细胞分裂的方式和意义2 细胞分裂与有性生殖生活史 1 方式和意义 1 无丝分裂 一种简单的分裂方式 直接由一个细胞分裂成两个细胞 例如细菌和蛙红细胞等 1 方式和意义 2 有丝分裂 体细胞的分裂方式 单细胞生物通过有丝分裂可以产生新的个体 多细胞生物经过有丝分裂 形成新个体 衰老死亡的细胞 3 减数分裂 有性生殖细胞形成的方式 两性生殖细胞的结合 增大了变异的可能性 2 有性生殖生活史 有性生殖是生物界最高等的生殖方式 配子生殖是有性生殖中最主要的方式 有性生殖细胞分别称为雌 雄配子 卵式生殖是配子生殖中最主要的方式 产生的有性生殖细胞分别为精子和卵细胞 2 有性生殖生活史 细胞分裂与生物生活史的关系 2 有性生殖生活史 染色体 形状 大小基本一致 与性别决定无关的染色体 性染色体 对性别起着决定的作用的染色体 人男性的一对常染色体和一对性染色体 同源染色体 一条来自上一代的父方 另一条来自上一代的母方 它们的形状 大小一般相同的染色体 2 有性生殖生活史 细胞周期 进行有丝分裂的细胞 从上一次分裂结束到下一次分裂结束 细胞周期分为间期和分裂期 分裂期又被人为地分为前 中 后 末四个时期 染色体在细胞周期中的具体变化 间期染色体复制 染色体数不变 DNA数加倍 后期染色体数在细胞中暂时加倍 末期将分开的2条染色体分到2个细胞中 最后形成的子细胞中染色体数与母细胞完全一致 2 有性生殖生活史 有丝分裂的基本过程 细胞周期 cellcycle 2 有性生殖生活史 减数分裂的基本过程 2 有性生殖生活史 精子的形成过程 2 有性生殖生活史 卵细胞的形成过程 2 有性生殖生活史 原始生殖细胞经过DNA的复制 形成初级生殖细胞 染色体数不变 DNA数加倍 初级生殖细胞经过两次连续的核分裂 减I和减II 形成4个子细胞 每个子细胞中染色体数目和DNA数目比原始生殖细胞减少了一半 2 有性生殖生活史 减I前期 同源联会 染色体两两配对 形成四分体 四分体的非姐妹染色单体可进行遗传物质重新组合 后期 同源染色体移向两极 形成非同源染色体的自由组合 次级生殖细胞中的染色体数和DNA数均比初级生殖细胞减少一半 减II过程 与普通有丝分裂非常相似 只是染色体不再复制 最终形成的生殖细胞染色体数与次级生殖细胞相同 而DNA数比次级生殖细胞减少一半 2 有性生殖生活史 这样 经过上述过程 染色体复制一次 细胞连续分裂两次 使得最终形成的生殖细胞的染色体数和DNA数比原始生殖细胞均减少了一半 经过受精作用 精子和卵细胞结合在一起 使染色体数和DNA数均加倍 与原来的体细胞一致 所以 经过有丝分裂 减数分裂和受精作用维持了前后代染色体数和DNA数恒定 三 生物体与生物化学的关系 各种基本元素形成了构成细胞的多种化合物 其中糖类 脂类 蛋白质和核酸以及维生素在生命活动过程中起着重要的作用 这些物质的组成 结构 性质和功能将在本书的前半部分 静态生物化学 中讲述 三