细胞的化学与分子组成

细胞的分子基础和基本概念第一节、细胞的化学与分子组成

细胞的主要物质基础是生物小分子和由生物小分子构成的生物大分子，如核酸、蛋白质和糖类。归纳如下：原生质组成细胞的物质C、H、O、NS、P、Cl、K、Na、Ca、Mg、Fe微量元素细胞生物小分子无机小分子有机小分子单糖脂肪酸氨基酸核苷酸水无机盐生物大分子核酸蛋白质脂类多糖无机化合物水细胞中含量最大（70%），极性小分子，是良好的溶剂，是细胞内生化反应的场所。游离水结合水无机盐以离子形式存在。阳离子：Na+,K+,Ca2+,Fe2+,Mg2+等阴离子：Cl-,SO42-,PO43-,HCO3-等功能a、维持细胞内外液的渗透压和PH值；b、与蛋白质或脂类结合，组成具有一定功能的结合

蛋白质（如血红蛋白）或类脂（如磷脂）。种类单糖脂肪酸氨基酸核苷酸有机化合物有机小分子多糖蛋白质核酸生物大分子糖苷键肽键磷酸二酯键1、单糖(monosaccharide)通式(ＣＨ2Ｏ)ｎ，ｎ＝３～７的正整数。功能细胞主要的营养物质。主要指葡萄糖(G)贮存动物——糖元

植物——淀粉2、脂肪酸(fattyacid)通式CH3(CH2)nCOOH，n为10~20的偶数亲水性，易形成酯和酰胺①碳氢链长度②所含碳-碳双键的数目和位置不同疏水性化学特性１．组成细胞膜的磷脂，兼性分子，即同时具有疏水端和亲水端。

主要功能２．营养价值较高的营养物质。3、氨基酸(aminoacid)碱性的氨基侧链酸性的羧基组成蛋白质的基本单位。※细胞内氨基酸主要有20种。共同结构含有氨基的有机酸，差别主要是R侧链的不同。主要功能4、核苷酸(nucleotide)化学组成单核苷酸戊糖核糖脱氧核糖磷酸含氮有机碱嘧啶：ＴＣＵ嘌呤：ＡＧ（碱基）核酸的基本单位嘧啶嘌呤胞嘧啶C胸腺嘧啶T尿嘧啶U鸟嘌呤G腺嘌呤A核糖脱氧磷酸碱基糖苷键核苷酯键单核苷酸3’5’磷酸二酯键5´3´一、核酸〓核酸生物遗传的物质基础。(一)核酸的种类核酸脱氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）DNARNADNARNA戊糖脱氧核糖

核糖碱基AGCTAGCU磷酸磷酸磷酸核苷酸种类脱氧腺苷酸（dAMP)腺苷酸（AMP）

脱氧鸟苷酸（dGMP)鸟苷酸（GMP）脱氧胞苷酸（dCMP)胞苷酸（CMP）脱氧胸苷酸（dTMP)尿苷酸（UMP）结构双链单链存在部位主要存在细胞核中主要存在细胞质中功能储存，复制和传递遗传信息与遗传信息表达有关DNA和RNA的区别

(二)DNA的结构与功能DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序。Watson和

Crick提出的DNA双螺旋结构模型二级结构：一级结构：3.4nm含10个碱基对DNA双螺旋结构模型DNA的双链形成360°DNA的双链形成—氢键1.DNA分子是由两条相互平行方向相反的多核苷酸链围绕着同一中心轴形成的双螺旋结构。2.两条长链的碱基在双螺旋内侧按碱基配对原则（A=T，G三C）以氢键相连。★★DNA双螺旋结构模型3.4nm含10个碱基对DNA双螺旋结构模型360°3.相邻碱基对旋转36°，间距0.34nm，一个螺旋包含10个碱基旋转360°，螺距为3.4nm。携带遗传信息；复制并传递遗传信息。DNA的功能

RNA为单链，可自身回折形成局部假双链。分类mRNA

(信使RNA)tRNA

(转运RNA)rRNA

(核糖体RNA)(三)RNA的结构与功能三种RNA分子的结构特征和功能比较mRNAtRNA

rRNA

★结构特征基本上呈线形，局部呈双链，形成发夹式结构。呈三叶草形，柄部和基部呈双螺旋结构，柄部3‘有CCA三个碱基，其相对端为基部呈环形，称反密码环，中央有三个碱基，为反密码子。线形，某些节段可能成双螺旋结构。★功能作用转录DNA中的遗传信息，并带到核糖体上，作为合成蛋白质的模板。运输活化的氨基酸到核糖体上的mRNA的特定位点，特定的tRNA运输特定的氨基酸。为蛋白质合成场所的核糖体的组成成分。反密码环氨基酸结合位点二、蛋白质（一）蛋白质分子的化学组成蛋白质的基本单位氨基酸氨基酸20种它们结构的共同特点：含有氨基的有机酸。或碱性的氨基酸性的羧基侧链两性化合物两性电解质（主要元素：CHON

；少量的S）（二）蛋白质的分子结构由相同或不同的各个氨基酸，按照一定的排列顺序，以特定的化学键方式连接，从而组成蛋白质的基本结构。肽键肽键蛋白质分子是由许多氨基酸分子通过肽键，依次缩合而形成多肽链。侧链侧链侧链侧链主链★蛋白质的四级结构模型1.蛋白质的一级结构多肽链中氨基酸的种类，数目和排列顺序。（主键：肽键；副键：二硫键）2.蛋白质的二级结构在一级结构的基础上，借氢键在氨基酸残基之间连接，使多肽链成为螺旋或折叠的结构。（氢键）a-螺旋：肽链以右手螺旋盘绕而成的空心筒状构象。ß-折叠片层：一条肽链回折而成的平行排列构象。可分为三型：a-螺旋ß-折叠片层a-螺旋ß-折叠片层3.蛋白质的三级结构在二级结构的基础上再行折叠。（氢键，酯键，离子键，疏水键）★蛋白质的一、二、三级结构都是单条多肽链的变化。只有一条多肽链的蛋白质，须在三级结构的水平才表现出生物活性，但由两条或多条肽链构成的蛋白质，必须构成四级结构，方能表现出生物活性。4.蛋白质的四级结构四级结构中每个独立的三级结构的多肽链亚基亚基氢键蛋白质的四级结构a.蛋白质是细胞和组织的主要成分；b.作为酶催化生物体内各种化学反应；c.蛋白质具有运输，收缩，调节和防御作用。（三）蛋白质的主要功能第二节、细胞的形成与进化大致分为三个阶段：1、从分子到细胞2、从原核细胞到真核细胞3、从单细胞生物到多细胞生物一、从分子到细胞※生命源自于海洋！简单元素（C、H、O）无机分子有机分子氨基酸核苷酸多肽指导合成蛋白质脂质膜包裹原始细胞自然条件肽键磷酸二酯键RNA二、从原核细胞到真核细胞原始细胞包围细胞的细胞膜储存遗传信息的DNA指导蛋白质合成的RNA制造蛋白质的核糖体原核细胞原核细胞氧与代谢关系的变化细胞膜内陷成细胞器细胞核的出现真核细胞三、从单细胞生物到多细胞生物单细胞生物——衣藻

群体——盘藻

多细胞生物——团藻以绿藻为例：多细胞生物的两个基本特点：①细胞产生了特化；②细胞之间协同合作。单细胞向多细胞生物进化可能是：首先形成群体，然后再演变为具有不同特化细胞的多细胞生物。第三节、原核细胞与真核细胞根据细胞的进化程度，可将生物细胞分为原核细胞和真核细胞两大类。一.原核细胞（一）支原体（二）细菌细胞膜RNA核糖体DNA核糖体中间体细菌壁DNA二.真核细胞光镜下结构细胞膜细胞质细胞核电镜下结构膜相结构非膜相结构细胞膜内质网高尔基复合体线粒体溶酶体过氧化氢体核膜核糖体中心粒微管微丝中等纤维细胞质基质核仁染色质核基质真核细胞的基本结构★三、原核细胞与真核细胞的比较比较项目原核细胞真核细胞细胞大小较小(1-10um)较大(10-100um)细胞核无核膜和核仁，为拟核有核膜和核仁，为真核DNA呈环状，位于细胞质中，不与蛋白质结合位于细胞核内，很长，与蛋白质结合构成染色体