普通生物学-顾德兴课件

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1、第一章 细胞,授课学时：6学时 授课内容： 细胞的生命物质 细胞的形态结构和功能 细胞代谢 细胞周期和细胞分裂,细胞学说： 所有生物都是由一个或多个细胞组成； 细胞是所有生物的结构和功能的单位； 所以的细胞必定是由已存在的细胞产生的。,元素,大量元素：C、H、O、N 微量元素：P、S、Ca、Na、K、Cl、Mg、Fe 痕量元素：Mo、 Cu、Zn、Se,分子,水和无机盐 糖类 脂类 蛋白质 核苷酸和核酸,水和无机盐,水 细胞的重要组分 参与细胞代谢 绿色植物细胞光合作用的原料 比热大，能在温度升高时吸收较多的热量，使细胞的温度和代谢速率得以保持温度。,无机盐 调节渗透压和pH 有些离子是酶的活

2、化和调节因子，eg：Ca2+，Mg2+ 有机物合成的原料，eg： Mg2+叶绿素,糖类,糖类是细胞中很重要的一大类有机化合物。糖分子含C、H、O 三种元素，三者的比例一般是1：2：1。 糖是生命活动所需的能源，又是重要的中间代谢物。部分糖类物质参与细胞结构的组成。 糖类包括小分子的单糖、双糖和由单糖构成的大分子的多糖，如淀粉、糖原、纤维素等。,单糖,分子式（CH2O）n，其中n3。 含3个碳原子的单糖名为丙糖，之后依次称为丁糖、戊糖、己糖等。Eg:景天庚酮糖 碳原子构成单糖的主要骨架。 单糖以2种形式存在，即醛糖和酮糖。,重要的单糖,丙糖：甘油醛、二羟丙酮，它们的磷酸脂是细胞呼吸和光合作用中重

3、要的中间代谢物。 戊糖：核糖、脱氧核糖和核酮糖；核糖和脱氧核糖是核酸的重要成分，核酮糖是重要的中间代谢物。 己糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖。六碳糖的分子式都是 C6H12O6，但结构不同，互为异构体。,双糖,寡糖：由少数（26）几个单糖缩合而成的糖称为寡糖。最多的寡糖是双糖。 常见的双糖： 麦芽糖 ：淀粉的基本结构单位，淀粉水解产生麦芽糖。 蔗糖 ：食用的糖主要是蔗糖。eg：甜菜、甘蔗 纤维二糖 ：是纤维素的基本结构单位。 乳糖 ：存在于哺乳动物乳汁中，分子结构是由一分子半乳糖和一分子葡萄糖结合脱水形成的。,多糖,多糖：自然界数量最大的糖类是多糖。多糖分子是由很多单糖分子（通常为葡萄糖分子

4、）缩合脱水而成的分支或不分支的长链分子。 淀粉 ：植物细胞中以贮藏状态存在的糖。根据链的分支与否，可将淀粉分为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉遇碘变为深蓝色。 糖原：是动物细胞中贮存的多糖，又称动物淀粉。在水中溶解度大于淀粉，遇碘变为红褐色。 纤维素：高等植物细胞壁的主要成分是纤维素。水解产生纤维二糖，再进一步水解而成葡萄糖。,脂类,脂类不溶于水，溶于非极性溶剂。Eg：乙醚、氯仿等主要组成元素也是C、H、O，有些脂类还含有P、N。 脂类在细胞中具有独特的生物学功能： 是生物膜的重要成分 是贮存能量的分子 构成生物表面的保护层 eg：皮肤、羽毛、蜡质 有些脂类是重要的生物学活性物质 eg：VA、VD

5、等。 脂质包括中性脂肪和类脂（蜡、磷脂等）。,中性脂肪,又称甘油酯，是甘油（醇）和脂肪酸结合而成的酯。是脂类最丰富的一族，是动植物细胞贮存脂类的主要形式。在室温下为固体的称为“脂肪”，为液态的称为“油”。 脂肪酸分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两类。饱和脂肪酸熔点高，室温下呈固态。动物脂肪大多富含饱和脂肪酸。富含饱和脂肪酸的食物也富含胆固醇。不饱和脂肪酸熔点低，室温下为液态。 对于哺乳动物和人，至少有2种不饱和脂肪酸（亚油酸和亚麻酸）是必需的营养要素，哺乳动物和人不能自己合成，只能从外界摄取。,血脂,血脂是血浆中的中性脂肪（甘油三酯和胆固醇）和类脂（磷脂、糖脂、固醇、类固醇）的总称，广泛存在于人体

6、中。它们是生命细胞的基础代谢必需物质。一般说来，血脂中的主要成份是甘油三酯和胆固醇，其中甘油三酯参与人体内能量代谢，而胆固醇则主要用于合成细胞浆膜、类固醇激素和胆汁酸。 高脂血症是指血浆中胆固醇或甘油三酯水平升高。是一类较常见的疾病, 除少数是由于全身性疾病所致外(继发性高脂血症)，绝大多数是因遗传基因缺陷(或与环境因素相互作用)引起(原发性高脂血症)。,不饱和脂肪酸的功能,eg：茶油、坚果、亚麻籽 保持细胞膜的相对流动性，以保证细胞的正常生理功能。 使胆固醇酯化，降低血中胆固醇和甘油三酯。 是合成人体内前列腺素和凝血恶烷的前躯物质。 降低血液粘稠度，改善血液微循环。 提高脑细胞的活性，增强记

7、忆力和思维能力。,类脂,蜡 和脂肪相似，也是由脂肪酸和醇化合而成的酯。 皮肤、毛发、羽毛、植物叶及果实表面以及昆虫体表都有蜡覆盖，使细胞与外界严密隔离，防止细胞失水。 帖类 由不同数目的异戊二烯连接而成的分子。Eg：类胡萝卜素、视黄醛、维生素E、维生素K,磷脂 几乎全部存在于细胞的膜系统中。 磷脂酸是最简单的磷脂，在细胞中含量甚少，是其他磷脂合成的中间产物。 类固醇 Eg：胆固醇，动物细胞膜和神经鞘的重要成分，与膜的通透性有关。植物细胞不含胆固醇，但含有其他类固醇物质，称为植物固醇。,蛋白质,蛋白质是细胞原生质的重要组成部分，在生命活动中起着关键作用。没有蛋白质便没有生命。 蛋白质是以氨基酸为

8、基本单位构成的大分子多聚物，相对分子质量从5000到100万或更大。它由氨基酸以肽键相连，呈链状。不同蛋白质分子所含的肽链数目及长度差别很大，并且各种氨基酸的组成与排列顺序也不一样。 蛋白质的结构包括： 一级结构 二级结构 三级结构 四级结构,氨基酸,氨基酸是蛋白质的结构单体。天然存在于蛋白质中的氨基酸共有20种。氨基酸的通式为R-CH（NH2）-COOH，不同点在于它们的R基团不同。 从营养学角度，可分为必需氨基酸（某种生物机体不能合成或合成量少，不能满足生长需要，必须由食物提供的）和非必需氨基酸两类。,蛋白质的一级结构,一个氨基酸分子中的-氨基，与另一氨基酸分子中的-羧基脱水缩合，形成肽键

9、，生成的化合物称为二肽。二肽再和一个氨基酸以肽键相连，就形成三肽。不同数目的氨基酸以肽键顺序相连，就形成多肽。 一级结构主要是指氨基酸种类和氨基酸相互连接的顺序。,蛋白质的二级结构,二级结构是蛋白质分子中多肽链本身的折叠方式，主要由-螺旋和-折叠结构。 -螺旋：多肽链中由于氢键连接的结果，肽链可以扭曲成形似弹簧的螺旋状。-螺旋具有弹性。 -折叠：由蛋白质的彼此平行的肽链之间形成的氢键构成，不具弹性。,螺旋,折叠,-折叠是蛋白质肽链主链的肽平面折叠呈锯齿状。又称-片层结构。 该结构的特点如下： 肽链延伸，肽平面之间折叠成锯齿状（折纸状）。氨基酸残基侧链交替位于锯齿状结构的上下方。 若干条或一条多

10、肽链迂回，形成的若干肽段互相靠拢，平行排列，通过氢键连接。 相邻排列两条-折叠结构走向相同时，称为顺向平行，反之，称为逆向平行,蛋白质的三级结构,蛋白质多肽链中相对较远的氨基酸，通过次级键相互作用而使它在二级结构基础上折叠、盘曲形成了更复杂的立体构象。 不同蛋白质有不同的立体构象，天然蛋白质按其空间构象不同，可以分为两大类：纤维状蛋白质和球状蛋白质。,纤维状的胶原蛋白,球状的溶菌酶,蛋白质的四级结构,蛋白质的四级结构指的是在含有两条或多条多肽链的蛋白质中，各条多肽链因其排列顺序而彼此关联。 蛋白亚基之间借助次级键（离子键、疏水键、氢键、范德华力等）互相聚合，构成一定的空间构象，使蛋白质分子具有

11、生物活性。 eg:血红蛋白是高等生物体内负责运载氧的一种蛋白质，白由四个亚基构成，分别为两个亚基和两个亚基。,蛋白质的形状主要由它的一级结构即氨基酸的排列顺序决定。 蛋白质的功能，取决于它的形状和蛋白质分子中某些特殊位置上有无某种氨基酸。,蛋白质的性质： 两性本质及等电点：蛋白质为两性电解质，氨基和羧基的相对比例决定了该蛋白质分子的电荷、pH和电场泳动特点。 亲水胶体性质：蛋白质颗粒大小已达到胶体颗粒的范围，具有胶体性质，不能透过半透膜。 蛋白质的变性作用：高温、X射线、紫外线、强酸、强碱以及许多重金属盐都可以引起蛋白质分子二、三、四级结构的破坏。,在酸性溶液中 在晶体状态或水溶液中 在碱性溶

12、液中 即等电点（pI）,水化膜,溶液中蛋白质的聚沉,核酸和核苷酸,核酸 核酸是生物大分子中最重要的一类，可分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两大类。DNA主要存在于细胞核内染色质中，是遗传信息的携带者；RNA在细胞核内产生，然后进入细胞质中，在蛋白质合成中起重要作用。,核苷酸 核苷酸是DNA和RNA的结构单体。 每个核苷酸分子都含有一个戊糖（核糖和脱氧核糖）分子、一个磷酸分子和一个含氮的有机碱，有机碱分为嘌呤和嘧啶两类。 戊糖分子上第1位C原子与嘌呤或者嘧啶结合形成核苷。,核苷酸以磷酸顺序相连而成为长链的多核苷酸分子，即成核酸的基本结构。 脱氧核糖核酸（DNA）含脱氧核糖，碱基为A

13、、G、C、T四种。 核糖核酸（RNA）含核糖，碱基为A、G、C、U四种。,DNA分子的结构特点是：,DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。 DNA分子两条链的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基互补配对,A=T;C-=G。,RNA,根据结构功能的不同，RNA主要分三类: tRNA（转运RNA）, tRNA是mRNA上碱基序列（即遗传密码子）的识别者和氨基酸的转运者； mRNA（信使RNA）。mRNA是合成蛋白质的模板，内容按照细胞核中的DNA所转录； rRNA（核糖体RNA）, rRN

14、A是组成核糖体的组分，是蛋白质合成的工作场所。,生物大分子结合物,糖蛋白 核蛋白 糖脂 脂蛋白,糖蛋白,糖蛋白是糖同蛋白质的共价结合物。生物学功能如下： 具有酶或激素活性；eg：核糖核酸酶 具有转运金属和激素的作用；eg：转运蛋白 参加血液凝结作用；eg：纤维蛋白原 作为保护剂和润滑剂；eg：粘蛋白 作为生物膜的组分和支持结构；,核蛋白,核酸常与蛋白质结合，成为核蛋白。 病毒：非细胞形态生物，由蛋白质和核酸组成，有的还含有脂类和糖类物质。在病毒颗粒中，核酸位于内部，外包蛋白质衣壳。病毒对宿主细胞的侵染是由核酸决定的。外壳蛋白与病毒宿主的专一性有关，也能保护核酸免受损伤。 染色质：细胞核中易被碱

15、性染料染上颜色的物质。在细胞的有丝分裂期螺旋化形成染色体。真核细胞中，每一个染色体含一个DNA双链分子。染色质由脱氧核糖核酸和组蛋白组成，是调节生物体新陈代谢、遗传和变异的物质基础。 核蛋白体：由核糖体与蛋白质组成，是蛋白质生物合成的场所。,糖脂,含糖的结合脂。 Eg：神经节苷脂、脑硫脂等。 在细胞中含量少，但有许多特殊的生物学功能。如再神经突触的传导中起着重要的作用，并于血型的专一性，组织免疫、细胞识别等功能有关。,脂蛋白,脂蛋白是脂同蛋白质的结合物，但其结合比较疏松。它广泛存在于细胞和血浆中。前者如组成生物膜结构的脂蛋白，后者是维持红细胞细胞膜正常功能所必需的血浆脂蛋白。,细胞的形态结构和

16、功能,细胞的形态和大小 原核细胞 真核细胞 生物膜 细胞连接,细胞的形态大小,形态多样，且形态与所处的环境条件或所担负的生理功能是密切相关的。 体积小，借助显微镜观察。测量单位为微米、纳米。细胞大小与生物的进化程度和细胞功能是相适应的。 一般来说，细胞的数目和生物体的大小成正比例。,原核细胞,原核细胞特点如下： 细胞小，种类少，构造简单； 细胞质中无复杂的细胞器、但有核糖体； 没有成形的细胞核、即无核膜只有核区； DNA不与蛋白质形成染色体； 以无丝分裂方式增值； 细胞壁的成分是肽聚糖。 原核细胞包括支原体、细菌和蓝藻等。,支原体,直径0.10.3m，是独立生活的生物体中体积最小的。 形态多样，DNA分子可能为环状、裸露或弥散分开。 细胞质中含核糖体、RNA，以及与DNA复制、蛋白质合成和将葡萄糖裂解以获取能量有关的酶类，因而能独立生活和自我复制。,细菌,细菌细胞的质膜外为含有肽聚糖的细胞壁。有些细菌细胞壁的外侧还包有荚膜和粘液层，有些还有鞭毛。 细胞DNA分子不与蛋白质结合，也无膜包围，称为拟核。 核