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1、细胞生物学一、细胞的化学成分、亚显微结构及功能（一）化学成分1.水、无机盐2.糖类3.蛋白质（包括：氨基酸、三字母缩写、蛋白质的四级结构、蛋白质的理化性质、变性实质）4.酶类（概念、特征、分类、作用机理、影响酶活性的因素）5.脂类6.核 酸（包括DN A 和 RN A）7.其他重要化合物（包括 A DP 和 A TP、N A D+,和 N A DH+,、N A DP+,和 N A DPH+,）第二信使：c A M P c G M P（二）结构及功能1.细胞是生命活动的基本单位2.细胞膜（理化性质、分子结构与物质运输等）3.细胞内膜系统（内质网、高尔基体、溶酶体、液泡的结构与功能）4.线粒体结构
2、、功 能 5.质体的类型和叶绿体的结构功能6.核糖体7.过氧化氢体、过氧化物酶体的结构功能8.细胞核（核膜、染色体、核仁、核基质）和核功能9.细胞壁成分与结构1 0.细胞骨架系统（包括：微丝、微管、中等纤维、微梁）的功能1 1.原核细胞与真核细胞1 2.动物细胞与植物细胞的比较 1 3.细胞分化和组织形成二、细 胞 分 裂（一）细胞分裂的方式、意义（二）有丝分裂1.细胞周期（间期S、G,2 的变化）2.有丝分裂过程中染色体的变化规律、特 征（三）减数分裂1.第一次分裂（染色体变化的主要特点）2.第二次分裂（染色体变化的主要特点）（四）有丝分裂与减数分裂的 比 较（五）细胞的分化和衰老：癌变三、
3、细胞代谢（一）糖代谢（指异化）1.糖的无氧呼吸（糖酵解）2.糖的有氧呼吸（糖酵解、柠檬酸循环、氧化磷 酸化）（二）脂肪和蛋白质的代谢等（异化）。与下同化作用共见 植物生理学（三）同化作用1.光合作用的光反应（原初反应等）2.暗反应（卡尔文循环）（四）蛋白质的生物合成1.转录2.翻译3.遗传密码4.生物合成过程。见 遗传变异（五）生物代谢类型中重点是原核细胞（微生物）的代谢等1.光养和化养2.自养和异养3.厌 氧 和 需 氧（六）细胞的全能性（七）细胞工程和酶工程简介生物化学内容 第一章化学元素及化合物【知识概要】一、组成生物体的化学元素：大量元素，如 C、H、0、N、P、S、K、Ca、Mg 等
4、。微量元素，如 Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、C l等。生物界和非生物界具有统一性和差异性。二、组成生物体的化合物（一）糖类1.生物学功能：糖类参与细胞组成，是生命活动的主要能源物质。2.组成元素及种类：糖类的组成元素为C、H、O,分单糖、寡糖、多糖三类。葡萄糖（环状结构）|果 糖（环状结构）|葡 萄 糖（链状结构）|果 糖（链状结构）第1页共54页核糖脱氧核糖单糖是不能水解的最简单的糖类，其分类中只含有一个多羟基醛或一个多羟基酮，如葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖。葡萄糖和果糖都是含6个碳原子的己糖，分子式都是C 6 H l 2。6,但结构式不同，在化学上叫做同分异构体。如右上图所示：核 糖
5、（C 5 H 1 0 O 5）和脱氧核糖（c 5 HH）。4）都是含有5个碳原子的戊糖，两者都是构成生物遗传物质（DNA或 R N A）的重要组成成分。结构式如下图所示：寡 糖（低聚糖）是由少数几个（1 个以内）单糖分子脱水缩合而得的糖。常见的是含有2个单糖单位的双糖，如植物细胞内的蔗糖、麦芽糖，动物细胞内的乳糖，存在于藻类细菌、真菌和某些昆虫细胞内的海藻糖等。蔗糖的形成见下图。葡萄糖、果糖、蔗糖多糖是由多个单糖缩聚而成链状大分子，与单糖、双糖不同，一般不溶于水，从而构成贮藏形式的糖，如高等植物细胞内的淀粉，高等动物细胞内的糖元。纤维素是植物中最普遍的结构多糖。例 1 请用最简便的方法，鉴别核
6、糖、葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉。分析 鉴别核糖、葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉最简便的方法是显色法。首先在这五种糖中各加入适量碘液，只有淀粉变蓝色，其余四糖不变色。然后在除淀粉外的四糖中分别加适量的盐酸和间苯二酚，核糖呈绿色，葡萄糖呈淡红色，果糖呈红色，而蔗糖不变色。这一下可鉴别出核糖和蔗糖。再在葡萄糖和果糖中分别加入几滴清水，由于葡萄糖具有还原性而使澳水褪色，果糖无还原性，不能使滨水褪色，从而就能达到区分这两种糖的目的。【参考答案】：鉴别核糖、葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉的最简便方法。（二）脂类脂类是生物体内一大类重要的有机化合物，由C、H、0三种元素组成，有 的（如卵磷脂）含有N、P等元素，不溶于水，
7、但溶于乙酸、苯、氯仿和石油酸等有机溶剂。1 .生物学功能：脂类是构成生物膜的重要成分；是动植物的贮能物质；在机体表面的脂类有防止机械损伤和水分过度散失的作用；脂类与其他物质相结合，构成了细胞之间的识别物质和细胞免疫的成分；某些脂类具有很强的生物活性。2 .种类（1）脂 肪 也 叫 中 性 脂，一种脂肪分子是由一个甘油分子中的三个羟基分别与三个脂肪酸的末端羟基脱水连成酯键形成的。脂肪是动植物细胞中的贮能物质，当动物体内直接能源过剩时，首先转化成糖元，然后转化成脂肪。在植物体内就主要转化成淀粉，有的也能转化成脂肪。含氢多耗氧多，生成水多（2）类脂包括磷脂和糖脂，这两者除了包含醇、脂肪酸外，还包含磷
8、酸、糖类等非脂性成分。含磷酸的脂类衍生物叫做磷酯，含糖的脂类衍生物叫做糖脂。磷脂和糖脂都参与细胞结构特别是膜结构的形成，是脂类中的结构大分子。（3）固 醇 又 叫 雷 醇，是含有四个碳环和一个羟基的烧类衍生物，是合成胆汁及某些激素的前体，如肾上腺皮质激素、性激素。有的固醇类化合物在紫外线作用下会变成维生素第2页共54页D。在人和动物体内常见的固醇为胆固醇。例：营养物质中，体外燃烧和体内氧化产热量相等而耗氧量较小的是：A.糖类 B.脂肪 C.蛋白质 D.脂肪和蛋白质（三）蛋白质：含量最多的有机化合物或占细胞干重一半以上蛋白质的元素组成C（5055%）、H（68%）、O（2023%）、N（1518
9、%）、S（0-4%）,稀有 P 等N的含量平均为16%凯 氏（Kjadehl）定氮法的理论基础：蛋白质含量=蛋白氮X6.25例：测得某蛋白质样品的含氮量为0.4 0 g,此样品约含蛋白质多少克？A 2.0g B 2.5g C 6.4g D 6.25g（-）蛋白质的结构和生物学功能1.蛋白质的基本组成单位一一氨基酸组成蛋白质的氨基酸有20种，其 中19种结构可用通式表示 另一种为脯氨酸，它也有类似结构，但侧链与氮原子相接形成亚氨基酸。除甘氨酸外，蛋白质中的氨基酸都具有不对称碳原子，都 有L一型 与D 一型之分，为区别两种构型，通过与甘油醛的构型相比较，人为地规定一种为L型，另种为D一型。当书写时
10、一NH2写在左边为L型，一NH2在右为D一型。已知天然蛋白质中的氨基酸都属L型。D型氨基酸没有营养价值，仅存在于缴氨霉素、短杆菌肽等极少数寡肽之中，没有在蛋白质中发现。记忆技巧：除 甘AA外均为不对称C、均有旋光性；脂肪族、芳香族、杂环；极 性（亲水）与非极性（疏水。带正电荷、负电荷、不带电荷）；必 需（甲携来一本亮色书）半必需（精组，胚胎发育以及婴幼儿期间）与非必需；酸（2竣1氨）碱（2氨1竣）中（1氨1竣）性非基本氨基酸英文中文R基结构R基特点等电点极性与否必需与否酸碱RAla丙甲基非极性中性Arg精 服 基+极性半必需碱性脂肪族Asn天冬酰氨酰氨极性中性Asp天冬B-竣基-极性酸性脂肪族
11、Cys半胱臻基极性中性Gin谷氨酰氨Y-酰氨极性中性Glu谷丫-拔基-极性酸性脂肪族Gly甘H极性中性His组B -味畔基+极性半必需碱性杂环He异亮烷燃链非极性必需中性Leu亮烷烧链非极性必需中性Lys赖 氨基+极性必需碱性脂肪族Met甲 硫（蛋）丫一甲硫基非极性必需中性Phe苯丙苯甲基非极性必需中性芳香族Pro脯亚氨基非极性中性杂环Ser丝羟基极性中性Thr苏B-羟基极性必需中性Trp色B-JS1味基非极性必需中性杂环Tyr酪苯酚基极性中性芳香族Vai缀烷烧链非极性必需中性第3页共54页1 .氨基酸的衍生物：蛋白质化学修饰造成的，有 P-S e r、P-T h r、P-T y r、O il
12、-P ro、O I I-L y s,最为重要的是C y ss胱氨酸，是由2分子C y s通过二硫建连接起来的，P 5 42 .非蛋白氨基酸：仅游离存在，瓜氨酸、鸟氨酸、B-丙氨酸3 .D-氨基酸：级氨霉素、短杆菌肽中含有。六.氨基酸的性质1 .物理性质 紫外吸收：各种氨基酸在可见光区都没有光吸收，而在紫外光区仅色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸有吸收能力。利用紫外光法可以测定这些氨基酸的含量。蛋白质在2 8 0nm 的紫外光吸收绝大部分是由色氨酸和酪氨酸所引起的。因此测定蛋白质含量时，用紫外分光光度法测定蛋白质在2 8 0nm 的光吸收值是一种既简便而又快速的方法。有共辗双键的物质都具有紫外吸收，在 2
13、 0 种基本a a 中，有 4种是具有共规双键的，T rp、T y r、P h e、H is,其 中 H is只有2个双键共辗，紫外吸收比较弱，T rp、T y r、P h e 均 有 3个双键共辗，紫外吸收较强,其中T rp的紫外吸收最厉害，是蛋白质紫外吸收特性的最大贡献者，此 3 种氨基酸的紫外吸收特点如下：旋光性：仅 G ly 不具旋光性，其 它 1 9 种都有,且自然选择为L-型。溶解性：溶解于水，特别是稀酸稀碱溶液，不溶于乙酸、氯仿等有机溶剂。A a (氨基酸)A m (最大吸收波长：n M)E (消光系数：A/M o l/L)P h o 苯丙氨酸25 7 (25 9)2*102T
14、y r 酪氨酸27 5 (27 8)1.4*103T r p色氨酸280(27 9)5.6*103 熔点：均大于200,也就是说氨基酸都是固态，而同等分子量的其它有机物则是液态，这说明了氨基酸与氨基酸之间的结合力很强，是离子键，即氨基酸是以离子状态存在的，而不是以中性分子存在的。2.化学性质 解离和等电点：对于含有一个氨基和一个竣基的a -氨基酸来说，在中性溶液中或固体状态下，是以中性分子的形式还是以两性离子的式存在呢？许多实验证明主要是以两性离子的形式存在。中性分子形式 两性离子形式氨基酸由于含有氨基和竣基，因此在化学性质上表现为是的一种兼有弱碱和弱酸的两性化合物。氨基酸等电点的计算方法：对
15、于单氨基单殁基的氨基酸，其 等 电 点 是 和 P k 2的算术平均值，即从pI=l/2(pK,+pK2)公式中求得；若是碰到R基团也解离的，氨基酸就有了多级解离，这个公式就不好用了，比如L y s、G l u、C y s 等，要依次写出它从酸性经过中性至碱性溶溶解高过程中的各种离子形式，然后取两性离子两侧的p K 值的算术平均值，即可得其pl值。例如A s p解离时，有 3个 p K 值，在不同p H条件下可以有4种离子形式，如下图所示。在等电点时，两性离子形式主要是A s p卡,因此A s p的 pI=l/2(pK i +pK 2)=1/2(2.09+3.86)=2.9 8。同样方法可以求
16、得其他含有3 个 p K 值的氨基酸的等电点。a aC y sA s pG l uL y sH i sA r gPK，a-竣基1.7 12.6 92.192.181.822.19PK a-氨基8.3 39.829.6 78.9 59.179.04PK-R-基团1 0.78(-SH)3.86(P-C 00H)4.2 5(r-C 00H)1 0.53(e-NH 2)6(咪陛基12.48(胭基)等电点的计算步骤：先将氨基酸/多肽可解离基团的pK 值自小到大按顺序排列侧链不含离解基团的中性氨基酸，其 等 电 点 是 它 的Pr 1(a -C O O H)和pK 2(a -N H 3+)之和的一半：pl =(pK,1+pK 2)/2第4页 共54页同样，对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其 p l值也决定于两性离子两边的P K，值之和的一半。酸性氨基酸：pl =(pK,(a -C O O H)+pK (R-C O O H)/2碱性氨基酸：pl =(pK (a -N H 3+)+pK (R-N H 3+)/2P H P I 溶液对P I 而言偏碱 带 向 阳 极 移 动P I 与 P H 的关系 P
