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1、第一章第一章 细胞的化学基础细胞的化学基础 一、原子与分子一、原子与分子二、组成细胞的大分子二、组成细胞的大分子三、糖类三、糖类四、脂类四、脂类五、蛋白质五、蛋白质六、核酸六、核酸一、原子与分子一、原子与分子生物体的主要元素生物体的主要元素生物体的主要元素生物体的主要元素生命需要约生命需要约生命需要约生命需要约2525种元素种元素种元素种元素生物体的主要元素生物体的主要元素生物体的主要元素生物体的主要元素 C C、 H H 、OO、 N N、 P P、S S、CaCa等，占等，占等，占等，占99.35%99.35%，其中C、H、O、N 4种元素占96%。微量元素：含量少于微量元素：含量少于微量
2、元素：含量少于微量元素：含量少于0.01%0.01%同位素：质子数与同位素：质子数与同位素：质子数与同位素：质子数与电子数相同，中子数不同的电子数相同，中子数不同的电子数相同，中子数不同的电子数相同，中子数不同的原子。原子。原子。原子。生物体的主要生物生物体的主要生物生物体的主要生物生物体的主要生物分子分子分子分子: :不同的生物体，其分子不同的生物体，其分子不同的生物体，其分子不同的生物体，其分子组成也大体相同组成也大体相同组成也大体相同组成也大体相同, , , ,生物体都是由蛋白质、生物体都是由蛋白质、生物体都是由蛋白质、生物体都是由蛋白质、核酸、脂类、糖、无核酸、脂类、糖、无核酸、脂类、
3、糖、无核酸、脂类、糖、无机盐和水组成。机盐和水组成。机盐和水组成。机盐和水组成。水水水水 70%70%70%70%蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质 15%15%15%15%核酸核酸核酸核酸7%7%7%7%糖糖糖糖3%3%3%3%水是细胞中不可缺少的物质水是细胞中不可缺少的物质q 地球上生命起源于水中，陆生生物地球上生命起源于水中，陆生生物地球上生命起源于水中，陆生生物地球上生命起源于水中，陆生生物 体内细胞也生活在水环境中体内细胞也生活在水环境中体内细胞也生活在水环境中体内细胞也生活在水环境中q 水的性质影响生命活动，水的性质影响生命活动， 如：溶解性质，酸碱度，如：溶解性质，酸碱度，pH pH 水是
4、极性分子、水分子间形成氢键、液体水的水分水是极性分子、水分子间形成氢键、液体水的水分子具内聚力、水分子之间的氢键使水能缓冲温度的子具内聚力、水分子之间的氢键使水能缓冲温度的变化、冰比水轻、水是极好的溶剂、水能电离。变化、冰比水轻、水是极好的溶剂、水能电离。q 水占约生物体的水占约生物体的水占约生物体的水占约生物体的 70707070 的重量的重量的重量的重量 讨论案例：目前市面流行一种制造碱性水和酸性水的仪器，据介绍，经常饮用碱性水，能够调节人体酸碱平衡，保持人体正常代谢，从而达到保健功能。试针对此案例阐述你的观点。二、组成细胞的大分子二、组成细胞的大分子虽然细胞的结构与功能多种多样，但都虽然
5、细胞的结构与功能多种多样，但都是由糖、脂、蛋白质及核酸等四类生物是由糖、脂、蛋白质及核酸等四类生物分子所组成的，它们有机体内的主要作分子所组成的，它们有机体内的主要作用包括以下几个方面：用包括以下几个方面：细胞或组织的结构组分；细胞或组织的结构组分；通过代谢为细胞提供能量；通过代谢为细胞提供能量；调节细胞内代谢过程的速度与方向；调节细胞内代谢过程的速度与方向；信息的贮存及传递。信息的贮存及传递。细胞利用少数种类小分子合成细胞利用少数种类小分子合成多种大分子多种大分子 小分子小分子小分子小分子 大分子大分子大分子大分子 复合大分子复合大分子复合大分子复合大分子 单糖单糖单糖单糖 多糖多糖多糖多糖
6、 糖蛋白糖蛋白糖蛋白糖蛋白 氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质 糖脂糖脂糖脂糖脂 核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸 核酸核酸核酸核酸 脂蛋白脂蛋白脂蛋白脂蛋白 脂类脂类脂类脂类 （由小分子到大分子（由小分子到大分子（由小分子到大分子（由小分子到大分子）二、糖类二、糖类 糖分子含糖分子含C C、H H、O 3O 3种元素，通常种元素，通常3 3者的比者的比例为例为1:2:11:2:1，一般化学通式为，一般化学通式为(CH(CH2 2O)O)n n糖：多羟基醛或多羟基酮称为糖糖：多羟基醛或多羟基酮称为糖糖类糖类: :单糖、双糖和多糖单糖、双糖和多糖糖的功能糖的功能：糖是生物代谢反应的重要中
7、间糖是生物代谢反应的重要中间代谢物，还可构成核酸和糖蛋白等重要代谢物，还可构成核酸和糖蛋白等重要生物成分、糖又是生命活动的主要能源生物成分、糖又是生命活动的主要能源重要的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖等 单糖 葡萄糖的结构葡萄糖的结构葡萄糖的结构葡萄糖的结构双糖双糖 重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等麦芽糖麦芽糖麦芽糖麦芽糖由两分子葡萄糖单体脱水缩合形成由两分子葡萄糖单体脱水缩合形成由两分子葡萄糖单体脱水缩合形成由两分子葡萄糖单体脱水缩合形成蔗糖蔗糖蔗糖蔗糖由一分子葡萄糖和一分子
8、果糖缩合形成由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合形成由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合形成由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合形成乳糖乳糖乳糖乳糖由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合而成由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合而成由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合而成由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合而成 两分子葡萄糖单体形成麦芽糖两分子葡萄糖单体形成麦芽糖两分子葡萄糖单体形成麦芽糖两分子葡萄糖单体形成麦芽糖 重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等 多糖多糖 三、脂类三、脂类脂类的组成和功
9、能脂类的组成和功能: :脂类是指生物体内不溶于水而溶于有机溶脂类是指生物体内不溶于水而溶于有机溶剂的各种小分子。剂的各种小分子。 组成与性质：组成与性质：C C、H H、O H:O O H:O 远大于远大于2 2 非极性分子、疏水，即脂不溶于水，而溶非极性分子、疏水，即脂不溶于水，而溶于非极性溶剂。于非极性溶剂。l l 脂类是生物膜的主要成分；脂肪氧化时产脂类是生物膜的主要成分；脂肪氧化时产生的能量大约是糖氧化时的二倍；生物表生的能量大约是糖氧化时的二倍；生物表面的保护层；保持体温；生物活性物质面的保护层；保持体温；生物活性物质（激素）。激素）。脂类种类很多，分子结构相差较大脂类种类很多，分子
10、结构相差较大脂类种类很多，分子结构相差较大脂类种类很多，分子结构相差较大, , , ,中性脂肪中性脂肪中性脂肪中性脂肪( ( ( (动物动物动物动物-fat)-fat)-fat)-fat)和油和油和油和油( ( ( (植物植物植物植物-oil).-oil).-oil).-oil). A A A A、油脂：甘油三脂油脂：甘油三脂油脂：甘油三脂油脂：甘油三脂：脂肪是脂肪是脂肪是脂肪是由甘油醇和脂肪酸结合成的酯。由甘油醇和脂肪酸结合成的酯。由甘油醇和脂肪酸结合成的酯。由甘油醇和脂肪酸结合成的酯。 B B B B、磷脂和鞘脂磷脂和鞘脂磷脂和鞘脂磷脂和鞘脂 C C C C、固固固固 醇醇醇醇磷脂分子结构
11、图磷脂分子结构图磷脂分子结构图磷脂分子结构图 ：又称磷酸甘油脂，与脂肪不同又称磷酸甘油脂，与脂肪不同又称磷酸甘油脂，与脂肪不同又称磷酸甘油脂，与脂肪不同之处在于甘油的一个羟基不是与脂肪酸结合成酯，而之处在于甘油的一个羟基不是与脂肪酸结合成酯，而之处在于甘油的一个羟基不是与脂肪酸结合成酯，而之处在于甘油的一个羟基不是与脂肪酸结合成酯，而是与磷酸及其衍生物是与磷酸及其衍生物是与磷酸及其衍生物是与磷酸及其衍生物( (如磷酸胆碱如磷酸胆碱如磷酸胆碱如磷酸胆碱) )结合，形成卵磷脂结合，形成卵磷脂结合，形成卵磷脂结合，形成卵磷脂脂膜结构图脂膜结构图脂膜结构图脂膜结构图不饱和不饱和不饱和不饱和双键双键双键
12、双键四、蛋白质四、蛋白质蛋白质为生命活动所必需蛋白质为生命活动所必需蛋白质为生命活动所必需蛋白质为生命活动所必需蛋白质根据功能分类：蛋白质根据功能分类：蛋白质根据功能分类：蛋白质根据功能分类：结构蛋白：毛、发、肌腱、韧带、蚕和蜘蛛的丝结构蛋白：毛、发、肌腱、韧带、蚕和蜘蛛的丝结构蛋白：毛、发、肌腱、韧带、蚕和蜘蛛的丝结构蛋白：毛、发、肌腱、韧带、蚕和蜘蛛的丝收缩蛋白：肌肉的收缩需要收缩蛋白与肌腱共同作用收缩蛋白：肌肉的收缩需要收缩蛋白与肌腱共同作用收缩蛋白：肌肉的收缩需要收缩蛋白与肌腱共同作用收缩蛋白：肌肉的收缩需要收缩蛋白与肌腱共同作用储藏蛋白：卵清蛋白、植物种子的贮藏蛋白储藏蛋白：卵清蛋白
13、、植物种子的贮藏蛋白储藏蛋白：卵清蛋白、植物种子的贮藏蛋白储藏蛋白：卵清蛋白、植物种子的贮藏蛋白防御蛋白：抗体防御蛋白：抗体防御蛋白：抗体防御蛋白：抗体转运蛋白：血红蛋白转运蛋白：血红蛋白转运蛋白：血红蛋白转运蛋白：血红蛋白信号蛋白：激素等负责细胞之间的信号传导信号蛋白：激素等负责细胞之间的信号传导信号蛋白：激素等负责细胞之间的信号传导信号蛋白：激素等负责细胞之间的信号传导酶：酶：酶：酶： 生物体内最重要的蛋白质生物体内最重要的蛋白质生物体内最重要的蛋白质生物体内最重要的蛋白质蛋白质是由氨基酸组成的蛋白质是由氨基酸组成的蛋白质是由氨基酸组成的蛋白质是由氨基酸组成的氨基酸是同时具有氨基酸是同时具
14、有氨基酸是同时具有氨基酸是同时具有 氨基和氨基和氨基和氨基和 羧基的小分子羧基的小分子羧基的小分子羧基的小分子 参参参参与与与与蛋蛋蛋蛋白白白白合合合合成成成成的的的的共共共共有有有有2020种种种种天天天天然然然然氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸。其其其其中中中中，有有有有8 8种种种种是是是是体体体体内内内内无无无无法法法法合合合合成成成成而而而而必必必必须须须须由由由由食食食食物物物物供供供供给给给给的的的的，称称称称必必必必需需需需氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸。包包包包括括括括赖赖赖赖氨氨氨氨酸酸酸酸、色色色色氨氨氨氨酸酸酸酸、蛋蛋蛋蛋氨氨氨氨酸酸酸酸或或或或称称称称甲甲甲甲硫硫硫硫氨氨氨氨酸酸酸
15、酸）、苯苯苯苯丙丙丙丙氨氨氨氨酸酸酸酸、亮亮亮亮氨氨氨氨酸酸酸酸、异异异异亮亮亮亮氨氨氨氨酸酸酸酸、苏苏苏苏氨氨氨氨酸酸酸酸（又又又又称称称称羟羟羟羟丁丁丁丁氨酸）、缬氨酸、组氨酸（仅小儿时期必需）。氨酸）、缬氨酸、组氨酸（仅小儿时期必需）。氨酸）、缬氨酸、组氨酸（仅小儿时期必需）。氨酸）、缬氨酸、组氨酸（仅小儿时期必需）。必需氨基酸供应不足时，人体不能合成新生和修补必需氨基酸供应不足时，人体不能合成新生和修补必需氨基酸供应不足时，人体不能合成新生和修补必需氨基酸供应不足时，人体不能合成新生和修补机体组织所需的蛋白质，只能降解人体蛋白以供临机体组织所需的蛋白质，只能降解人体蛋白以供临机体组织所
16、需的蛋白质，只能降解人体蛋白以供临机体组织所需的蛋白质，只能降解人体蛋白以供临时需要，从而导致体重减轻和蛋白质营养不良。时需要，从而导致体重减轻和蛋白质营养不良。时需要，从而导致体重减轻和蛋白质营养不良。时需要，从而导致体重减轻和蛋白质营养不良。氨基酸通过肽键联成氨基酸通过肽键联成肽链肽链一个氨基酸的一个氨基酸的一个氨基酸的一个氨基酸的 氨基与另一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的 羧基脱水缩合，形成羧基脱水缩合，形成羧基脱水缩合，形成羧基脱水缩合，形成肽键肽键肽键肽键并生成二肽化合物。不同数目的氨基酸以肽键顺序相并生成二肽化合物。不同数目的氨基酸以肽键顺序
17、相并生成二肽化合物。不同数目的氨基酸以肽键顺序相并生成二肽化合物。不同数目的氨基酸以肽键顺序相连形成多肽，多肽形成蛋白质分子的亚单位。连形成多肽，多肽形成蛋白质分子的亚单位。连形成多肽，多肽形成蛋白质分子的亚单位。连形成多肽，多肽形成蛋白质分子的亚单位。寡肽：含有寡肽：含有寡肽：含有寡肽：含有 10 10 10 10 左右氨基酸残基（如二肽、五肽、八肽）左右氨基酸残基（如二肽、五肽、八肽）左右氨基酸残基（如二肽、五肽、八肽）左右氨基酸残基（如二肽、五肽、八肽） 多肽：含多肽：含多肽：含多肽：含 1010101020 20 20 20 个氨基酸残基个氨基酸残基个氨基酸残基个氨基酸残基 蛋白质：含
18、几十个氨基酸残基蛋白质：含几十个氨基酸残基蛋白质：含几十个氨基酸残基蛋白质：含几十个氨基酸残基 注意：肽链有注意：肽链有注意：肽链有注意：肽链有方向性方向性方向性方向性， 氨基端（氨基端（氨基端（氨基端（ N N N N 端），端），端），端）， 羧基端（羧基端（羧基端（羧基端（ C C C C 端）端）端）端） 蛋白质的结构决定其功能蛋白质的结构决定其功能蛋白质的结构决定其功能蛋白质的结构决定其功能 ：一级结构：多肽中氨基酸的排列顺序一级结构：多肽中氨基酸的排列顺序一级结构：多肽中氨基酸的排列顺序一级结构：多肽中氨基酸的排列顺序二级结构：一级结构中部分肽链的卷曲（二级结构：一级结构中部分肽链
19、的卷曲（二级结构：一级结构中部分肽链的卷曲（二级结构：一级结构中部分肽链的卷曲（螺螺螺螺旋）或折叠（折叠片），旋）或折叠（折叠片），旋）或折叠（折叠片），旋）或折叠（折叠片），邻近几个氨基酸形成邻近几个氨基酸形成邻近几个氨基酸形成邻近几个氨基酸形成的一定的结构形状。的一定的结构形状。的一定的结构形状。的一定的结构形状。三级结构：一条多肽链总的三维形状，即三级结构：一条多肽链总的三维形状，即三级结构：一条多肽链总的三维形状，即三级结构：一条多肽链总的三维形状，即整条整条整条整条肽链盘绕折叠形成一定的空间结构形状。如纤肽链盘绕折叠形成一定的空间结构形状。如纤肽链盘绕折叠形成一定的空间结构形状。如纤
20、肽链盘绕折叠形成一定的空间结构形状。如纤维蛋白和球状蛋白。维蛋白和球状蛋白。维蛋白和球状蛋白。维蛋白和球状蛋白。 四级结构：组成蛋白质的多个肽链（亚基）的空四级结构：组成蛋白质的多个肽链（亚基）的空四级结构：组成蛋白质的多个肽链（亚基）的空四级结构：组成蛋白质的多个肽链（亚基）的空间构像，即各条肽链之间的位置和结构。所以，间构像，即各条肽链之间的位置和结构。所以，间构像，即各条肽链之间的位置和结构。所以，间构像，即各条肽链之间的位置和结构。所以，四级结构只存在于由两条肽链以上组成的蛋白四级结构只存在于由两条肽链以上组成的蛋白四级结构只存在于由两条肽链以上组成的蛋白四级结构只存在于由两条肽链以上
21、组成的蛋白质。质。质。质。五、核酸五、核酸核苷酸分子由三个部分组成：核苷酸分子由三个部分组成：核苷酸分子由三个部分组成：核苷酸分子由三个部分组成： 碱基：嘧啶、嘌呤碱基：嘧啶、嘌呤碱基：嘧啶、嘌呤碱基：嘧啶、嘌呤 五碳糖：核糖或脱氧核糖五碳糖：核糖或脱氧核糖五碳糖：核糖或脱氧核糖五碳糖：核糖或脱氧核糖 磷酸磷酸磷酸磷酸 脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNADNA）核酸核酸核酸核酸 核糖核酸（核糖核酸（核糖核酸（核糖核酸（RNA RNA ）核苷酸单体）核苷酸单体）核苷酸单体）核苷酸单体核苷酸是由核苷酸单体组成的核苷酸是由核苷酸单体组成的核苷酸是由核苷酸单体组成的核苷酸是
22、由核苷酸单体组成的核酸贮存遗传信息，控制蛋白质的合成核酸贮存遗传信息，控制蛋白质的合成核酸贮存遗传信息，控制蛋白质的合成核酸贮存遗传信息，控制蛋白质的合成参加大分子核酸组成的共有参加大分子核酸组成的共有参加大分子核酸组成的共有参加大分子核酸组成的共有8 8 8 8种核苷酸种核苷酸种核苷酸种核苷酸 DNADNADNADNA水解液中水解液中水解液中水解液中 RNARNARNARNA水解液中水解液中水解液中水解液中腺脱氧核苷酸（腺脱氧核苷酸（腺脱氧核苷酸（腺脱氧核苷酸（dAMPdAMPdAMPdAMP） 腺苷酸（腺苷酸（腺苷酸（腺苷酸（AMPAMPAMPAMP）鸟脱氧核苷酸（鸟脱氧核苷酸（鸟脱氧核苷
23、酸（鸟脱氧核苷酸（dGMPdGMPdGMPdGMP） 鸟苷酸（鸟苷酸（鸟苷酸（鸟苷酸（GMPGMPGMPGMP）胞脱氧核苷酸（胞脱氧核苷酸（胞脱氧核苷酸（胞脱氧核苷酸（dCMPdCMPdCMPdCMP） 胞苷酸（胞苷酸（胞苷酸（胞苷酸（CMPCMPCMPCMP）胸腺脱氧核苷酸（胸腺脱氧核苷酸（胸腺脱氧核苷酸（胸腺脱氧核苷酸（dTMPdTMPdTMPdTMP） 尿苷酸（尿苷酸（尿苷酸（尿苷酸（UMPUMPUMPUMP）另外还有一些重要的具有生物活性的核苷酸：另外还有一些重要的具有生物活性的核苷酸：另外还有一些重要的具有生物活性的核苷酸：另外还有一些重要的具有生物活性的核苷酸：ATPATPATPA
24、TP参与能量代谢参与能量代谢参与能量代谢参与能量代谢cAMPcAMPcAMPcAMP, , , , cGMPcGMPcGMPcGMP参与细胞信号传递参与细胞信号传递参与细胞信号传递参与细胞信号传递 。核苷酸通过磷酸二酯键联成核酸核苷酸通过磷酸二酯键联成核酸（1 1 1 1） 核酸链也有核酸链也有核酸链也有核酸链也有方向性方向性方向性方向性（2 2 2 2） DNA DNA DNA DNA 和和和和 RNA RNA RNA RNA 在在在在组组组组成成成成成成成成份份份份上有差别上有差别上有差别上有差别 DNA RNADNA RNADNA RNADNA RNA 脱氧核糖脱氧核糖脱氧核糖脱氧核糖
25、核糖核糖核糖核糖 有胸腺嘧啶，有胸腺嘧啶，有胸腺嘧啶，有胸腺嘧啶， 有尿嘧啶，有尿嘧啶，有尿嘧啶，有尿嘧啶， 无尿嘧啶无尿嘧啶无尿嘧啶无尿嘧啶 无胸腺嘧啶无胸腺嘧啶无胸腺嘧啶无胸腺嘧啶 核酸的高级结构核酸的高级结构DNA双螺旋A、两条反向平行的核苷酸链共同盘绕形成双螺旋，糖磷酸糖构成螺旋主链B、两条链的碱基都位于中间，碱基平面与螺旋轴垂直C C、两条链对应碱基呈配对关系、两条链对应碱基呈配对关系 A AT GCT GCDNA DNA 双双螺螺旋旋可可以以看看作作是是 DNA DNA 的的二二级级结结构构思考题思考题1.为什么说蛋白质的结构决定其功能？为什么说蛋白质的结构决定其功能？2.糖类、蛋白质、核酸的基本结构分别是糖类、蛋白质、核酸的基本结构分别是什么什么?3.试述在生物体内水的重要性。试述在生物体内水的重要性。
