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1、第一篇 细胞和生物大分子 第一章 细胞的化学组成大量（常量）元素 微量（痕量）元素一、元素组成1 哪些元素参与生物体的组成？参与生物体组成的元素总共约二、三十种，他们在元素周期表中的分布如图所示以人体为例，各种元素在人体中含量见表常量元素在人体中含量较大。微量元素在人体中含量很少。人体元素成分表 常量元素微量元素用实验动物的饲养实验来研究各种元素成份在营养学上的必要性。要证明某一种微量元素在营养学上是必不可少的，至少需要做下面三个方面的实验:2. 人体元素成分的营养学意义1让实验动物摄入缺少某一种元素的膳食,观察是否出现特有的病症。2向膳食中添加该元素后，实验动物的上述特有病症是否消失。3进一
2、步阐明该种元素在身体中起作用的代谢机理。只有上述三条都弄清楚，才能确定某种元素是否为营养上必需的元素。常量元素的重要性比较容易认识。微量元素的营养学研究困难大得多。所以，一些微量元素在1950s 或 1970s 以后才确证为人体必需微量元素。3. 元素营养方面的几个例子 例一、钙 1 人每天需要摄入多少钙？从粪、尿、汗中排出 320-450 mg吸收率约 40% 320 100/40=800 mg人体每天需要补充钙的数量成人 800 mg婴儿（10个月） 400 mg幼儿（3岁） 600 mg少年（10岁） 800 mg青年（12-18岁） 1000 mg老年 1200 mg孕妇/哺乳 150
3、0 mg2、钙参加几乎每一种生理代谢过程Ca 在体内的生理作用（ 1.2 kg / 70 kg - 2%）骨骼及牙齿 血浆中 99% 10克需要 Ca 参与的生理过程肌肉：肌肉收缩 免疫： 白细胞吞噬功能循环： 血液凝固 内分泌：激素分泌 毛细血管通透性 骨骼：骨骼形成 微循环改善 神经： 神经肌肉应激性泌尿： 生殖：（ Ca 调节多种酶的活性） 婴、幼、少儿-佝偻病老年人-骨质疏松症上海地区骨质疏松症患者：男 20.1% 女48.1%其中 60岁以上 男 24.9% 女75.5%上海地区老年人骨折发生率：城区 16.5% 农村 6.9%缺钙引起的疾病高血压（还带来别的效应）缺钙反常钙内流血管
4、内壁细胞 平滑肌细胞 中钙反常积储血管内皮细胞钙化，损伤胆 固醇，脂类沉积细胞因子 分泌血小板，血细胞粘附 平滑肌细胞，或纤维细胞 增生导致动脉硬化。血管外周阻力增大高血压血管收缩肾结石肾结石中重要成分是钙；但是，限制钙摄入恰恰会使肾结石加重。q 草酸钙：草酸来自蔬菜，食物中钙可使草 酸在肠道中结成草酸钙，从粪便中排出。q 缺钙反常钙内流，损伤肾细胞肾脏对钙回收功能受损高钙尿液与尿中草酸结合形成结石。尿钙排出 增多结（直）肠癌：Ca2+高脂膳食刺激钙与脂酸结合排出体外高胆汁酸刺激直肠细胞癌变钙与胆汁酸结合排出体外影响钙吸收的因素维生素D 促小肠吸收钙 促骨骼释放钙 促肾细胞回收钙使血清钙甲状旁
5、腺素（PTH） 促小肠吸收钙 促骨骼释放钙 促肾细胞回收钙使血清钙甲状旁腺 抑骨骼释放钙 抑肾细胞回收钙降血钙素（Calcitonin)，甲状腺分泌使血清钙例二 锌 羧基肽酶（黄色小圆球代表 Zn2+）醇脱氢酶例三 铬例四 硒二、分子组成生物体无机物：水、无机盐有机物有机小分子：维生素等有机大分子（生物大分子）蛋白 质 核酸 糖类 脂类小分子 大分子 复合大分子 单糖 多糖 糖蛋白氨基酸 蛋白质 糖脂核苷酸 核酸 脂蛋白脂类 （由小分子到大分子）英国科学家霍克（ R.Hook,1635-1703),27 岁成为英国皇家 学 会 领导成员, 发表对木栓 的观察,命名Cell。荷兰人列文虎克（An
6、toni von Leeuwenhoek,1623-1723）用 自磨镜片做成显微镜第一次 观察了活的细菌和原生动物 。第二章 细胞的形态结构真核细胞和原核细胞细菌细胞结构与动、植物细胞不同，要简单的多。最主要的差别是细菌没有细胞核结构，核物质DNA还是有的，形成类核区(又称拟核)。并且细菌细胞也没有其他各种细胞器。植物细胞的与动物细胞相比, 有几点不同:植物细胞 动物细胞有细胞壁 没有细胞壁有叶绿体 没有叶绿体有中央液泡 没有中央液泡依据有无细胞核，整个生命世界可以区分 为两大类：原核生物 真核生物 细 菌 植 物放线菌 动 物蓝 藻 真 菌（霉菌、酵母) 原生动物 藻 类一、细胞的大小和数
7、目 二、细胞结构细菌细胞结构动物细胞模式图（一）细胞膜与细胞壁 1、细胞膜 1）结构细胞膜结构单位膜模型1935年，丹尼利(Danielli)和戴维森(Davson)提出了 该模型；1959年，罗伯逊(Robertson)将其完善。该模 型表示，细胞膜由脂质双分子层及其内外两侧各覆盖 的一层蛋白质所组成。脂质分子相互平行并与膜垂直 。脂质分子的极性头吸附于蛋白质层。蛋白质层结合 在膜的内、外侧并形成网状。罗伯逊认为，三层结构 的单位膜内外两侧层各厚2nm，中间脂层约厚3.5nm ，总厚度为7.5nm。液态镶嵌模型在单位膜的基础上，1972年sJ辛格(S J.Singer)和GL尼科尔森(GLN
8、icolson) 提出了流动镶嵌模型(fluid mosaic modle)。该 模型强调：(1)膜的流动性：膜蛋白、膜脂均可 侧向运动。(2)膜蛋白分布的不对称性。有的镶 嵌在膜表面，有的嵌入或横跨脂质双分子层。 该模型纠正了单位膜的静态的不足，建立起动 态观点，强调了流动的脂质双分子层和球蛋白 嵌入的不对称性。晶格镶嵌模型这是1975年wallach提出的一种模型。该模型强调 蛋白质和脂质形成的复合体构成膜结构的重复单位, 蛋白质还可以形成有序的晶格排列，或者由蛋白质 脂质复合体形成有序的晶态结构。该模型在一定条件 下可以存在，但缺乏一般性。在生物膜中，这三种膜态可能是互相转变的。区别：单
9、位膜、生物膜、细胞膜2）功能 （1）物质跨膜运动被动运输。通过镶嵌在细胞膜上的多肽、载 体蛋白质完成离于和单糖类物质运输任务。包 括简单扩散、溶剂牵引、帮助扩散。主动运输。物质逆浓度梯度运输。如Na、K 离子泵，这种运输需要细胞膜上的ATP酶参与 并消耗ATP。内吞作用和外排作用。内吞作用中若吞入的 是固体则称为吞噬作用。若吞入的为液体则称 胞饮作用。 （2） 细胞膜受体 通过电子显微镜观察可看到细胞膜上存在着受体。 受体是一种能够识别和选择性结合某种配基的大分子 ，与配基结合后，产生物理的或化学的信号、以启动 一系列过程，最终表现为生物学效应，如神经细胞传 递兴奋等。（3）细胞识别细胞识别是
10、指细胞通过其表面的受体与胞外信号物 质分子(或配基)选择性地相互作用，导致胞内一系列生 理、生化反应，最终表现为细胞整体的生物学效应的 过程，即一种生物的细胞对另一种生物细胞认识和鉴 别。如白细胞吞噬细茵，植物雌蕊接受花粉受精，均 是细胞识别的例证。2、细胞壁 植物细胞的质膜外有细胞壁(cell wall)，这是与动物细胞 显著区别之一。一般植物中，细胞壁分为三层，即胞间 层(中胶层)、初生壁、次生壁。细胞壁是由纤维素、 半纤维素和果胶质等大分子组成的；对细胞起支持作用 。3、细胞连接在细胞紧密靠拢的组织，如上皮组织中，细胞膜在相 邻细胞之间分化而成特定的连接即细胞连接(cell juncti
11、ons)。脊推动物的细胞连接主要有3种类型，即桥粒 (desmosomes)、 紧密连接(tight junctions)和间隙连接(gap junctions)。（二）细胞核控制中心包括核被膜、染色质、核仁、核基质细胞核结构1、核被膜：包括核膜、核纤层。核孔 2、染色质：1）概念：利用固定染色的技术，如用苏木精染色，可 在光镜下看到细胞核中许多或粗或细的长丝交织成网， 网上还有较粗大、染色更深的团块。这些就是染色质 (chromatin)。细丝状的部分称常染色质（euchromatin)， 即在间期细胞核中，染色较浅、螺旋松散、活跃转录的 染色质。较大的深染团块是异染色质（heterochr
12、omatin) ，即在间期细胞核中，染色较深、螺旋紧密、不转录的 染色质。异染色质常附着在核膜内面。真核细胞染色质的主要成分是DNA和蛋白质，也含少 量RNA。 2）结构将细胞核用实验手段涨破，使其中染色质流出， 铺开，在电子显微镜下可看到染色质成串珠状的细 丝，小珠称为核小体(nucleosomes)。其直径约为l 0nm,核小体之间以15nm一25nm的细丝相连，核 小体的核心部分由8个或4对组蛋白分子所构成(H2A 、H2B、H3和H4各2个)，DNA分子链缠绕在核小体 核心的外周。各核小体之间也是由这同一分子连接 起来，连接核小体的部分称为连接DNA。一个核小 体上的DNA加上段连接D
13、NA共有200个碱基对，构 成染色质丝的一个单位，连接DNA 上也有组蛋白， 即H1组蛋白，它的功能可能是促进各核小体的聚拢 。细胞分裂时，染色质进一步浓缩而 成染色体。DNA即遗传物质，DNA的存在形式 是染色质DNA上含大量遗传信息，遗 传信息的载体是DNA，遗传物质的载 体是染色质。3、核仁（nucleolus） 1）结构：位于染色质旁的颗粒状结构，富含蛋白 质和 RNA。 2）功能：（1）转录rRNA；（2）组装核糖体。4、核基质：核液（四）细胞质和细胞器 1、内质网 1）形态结构细胞质内有一列由一层单位膜构成的 囊腔和细管，彼此相通，形成一个隔离于 细胞溶质的管道系统，即是内质网 (
14、endoplamsmic reticulum)。 2）分类与功能 内质网分为光面和糙面的两种类型（2）光面内质网（smooth ER）在睾丸和肾上腺细胞主要是合成固(甾)醇；在肌 细胞是贮存钙，调节钙的代谢，参与肌肉收缩；在肝 细胞是制造脂蛋白所含的脂类和解毒作用。此外，光 面内质网还有合成脂肪、磷脂等功能，所以脂肪细胞 中总含有丰富的光面内质网。（2）糙面内质网(rough ER)膜上附有颗粒状核糖体。核糖体是细 胞合成蛋白质的场所，所以糙面内质网的 功能是合成并运输蛋白质。光面内质网和糙面内质网是相通的， 因此管腔中的蛋白质和脂类能够相遇而产 生脂蛋白。管腔中的各种分泌物质都逐步 被运送到
15、光面内质网，然后内质网膜围裹 这些物质，从内质网上断开而成小泡，移 向高尔其体，由高尔基体加工、排放。内质网结构2、高尔基体浓缩包装车间 1）形态结构：由一层单位膜所围成的小泡、大泡及扁平囊状结构 。高尔基体靠近细胞核的一面，扁平囊弯曲成凸面又称 形成面或顺面；面向细胞质膜的一面常呈凹面又称成熟 面或反面。 2）功能高尔基体是细胞分泌物的最后加工和包装的场所。从内质网断下来的分泌小泡移至高尔基区与高尔基 体融合。小泡中的分泌物在这里加工后，围以外膜而成 分泌泡。分泌泡脱离高尔基体向细胞外周移动。最后， 分泌泡外膜与细胞膜愈合而将分泌物排出细胞之外(外排 作用)。3、溶酶体垃圾处理车间1）结构分类动物、真菌和一些植物细胞中有一些单层膜包裹的小 泡，数目可多可少，大小也颇多变异，这就是溶酶体 (1ysosomes)。济酶体是由高尔基体断裂产生的。溶酶体 内含40种以上水解酶，可催化蛋白质、多糖、脂类以及 DNA和RNA等大分子的降解。 分为：初级溶酶体、次级溶酶体、残质小体 2）功能 （1）正常的细胞内
