生命科学的基础Word下载.docx
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不是的，通常把细胞内含有的物质大致分成四类：
细逼孩〔包括孩府、染色炼等）
2后生境C由油胞质芬化出来具一罡机能的细腿區衢生物』如歼毛、鎌毛尊）
3异厘t由原生应高遵特化的物质.如角贯，木栓噩、奸维盍等）
4副>
（细眶质申的內含物」是一些祈戯代谢的产物」妇涙諭粒•一犍原粒.
油际乳瓶脂肪球、矿韧质錯晶等）
从上述情况可以看出，原生质包括细胞膜、细胞质和细胞核等部分；
而植物细胞的细胞壁不属于原生质。
随着科学技术的发展，细胞的复杂结构和化学组成已逐渐被人们所认识，因而原生质作为一种物质的概念就失去了意义。
现在使用原生质这一名称时，无非是泛指细胞内的生活物质，是生命的物质体系。
二、构成原生质的化学元素
在研究原生质的化学成分时，人们发现组成原生质的化学元素有几十种之多，其中有10多种在数量上较多。
主要元素和微量元素如下：
占9罰
艮）LOsH.f、艮K.Ca.险、帕Cl.fe；
Cti.Cc.hMn-Ea"
筹
主雯元素微量元盂
组成原生质的各种元素，没有一种是无机自然界所没有的。
联系生命起源的化学进化过程，可以看出生物与非生物具有一定的联系性。
构成原生质的化学元素，在无机物中除了少量的氧和氮外，均以化合态存在，主要是水和无机盐；
而有机物则以糖类、脂类、蛋白质和核酸等化合物存在于体内。
例如：
氢和氧两元素结合成水；
碳、氢、氧存于有机物中；
氮主要是蛋白质和核酸的组成元素；
磷以磷酸盐形式存在，少部分存于核酸、磷脂中；
硫大部分存于蛋白质；
钾主要存于细胞内液，而钠、氯则主要存于细胞外液。
三、构成原生质的化合物
不同细胞或不同生物中，各种化合物的含量有一定的差异，如表
1-1-1所示（以占鲜重百分数来表示）如果以各种材料的平均值看，水是原生质中含量最多的，约占鲜重的80%〜90%;
但在细胞的干重中，蛋白质含量最多。
表14
犬竄肝
遍腔卵
大肠杆苗
容类种孑
水母
水
69—72
73
13
96
盐类
1
Q3
2.3
3
核釀
i
35
锻坦
蚩白质
出〜越
id
19
9
067
髓类
2〜1D
L4
1,1
脂类
5
4S
11
4
（一）水
水是生物体的主要组成成分之一，不同机体或同一机体的不同器官，
含水量差别很大。
例如，人体各部分含水量如下：
骨骼22％，肌肉76％，
脑70%〜84%，肝脏70%，皮肤72%，心脏79%，血液83%。
一般说来，水生生物和生命活动旺盛的细胞，含水较多；
陆生生物和生命活动不活跃的细胞，含水分较少。
如休眠的种子、孢子含水量低于10%。
水在细胞里的存在形式有两种：
自由水和结合水。
前者能自由流动；
后者不能自由流动，其中有一部分与离子结合而成为离子化水，大部分则以膨润亲水胶体而存在于胶粒的间隙中。
在一定条件下自由水可以转化为结合水，例如血液里所含的水多为结合水，但在体外凝固时，自由水变为被凝胶所包围的结合水。
水在生物体内的作用是：
①自由水是良好的溶剂，利于细胞内各种代谢反应的进行，营养物质的吸收，代谢废物的排出都离不开水。
②自由水流动性大，是物质运输的介质。
③水直接参加体内的生化反应，如水解、氧化还原反应以及在绿色植物体内进行光合作用光反应时水的光解等。
④水的比热大、蒸发热大，所以具有调节体温的作用。
此外，在植物细胞内，液泡里含有大量的水，对维持细胞的紧张度，使枝叶挺立，保持植物固有姿态也起着重要作用。
（二）无机盐
无机盐一方面是生活物质的周围环境的一种成分，另方面又是生活物质的基本组分之一。
细胞中的盐类大多数以离子状态存在，如K+、Na+、
Ca2+、Mg+、Cl-、SO2-……等。
无机盐有的直接参与不同生物大分子的形成，如PO43-是合成磷脂、核苷酸所必需的；
Fe3+是细胞色素、血红蛋白的成分；
无机盐对维持细胞的酸碱性、渗透压，以及细胞形态和功能起着一定的作用。
此外，有的无机盐还影响酶的活性，如ci-可以激活唾液淀粉酶的活性；
ca+可以使血液中凝血酶元变为活性的凝血酶等。
（三）糖类
糖类广泛分布于动、植物体的各种组织细胞中。
动物的血液里含有葡萄糖，乳汁里有乳糖，肝脏、骨骼肌里有糖原。
植物光合作用的产物是葡萄糖，新鲜的果实里含有果糖，甘蔗、甜菜里含有蔗糖，种子里有淀粉，植物细胞壁的成分是纤维素。
糖类是由C、H、O三种元素所组成的多羟基的酮或醛的衍生物。
它的
分子通式是：
Cn（HOMn和m通常大于2）。
符合此通式的并不一定都是糖，如乳酸GHO即是一例；
相反也有个别的糖不符合此通式，如脱氧核糖GHoO，鼠李糖GfO。
根据糖类水解的情况，可以分为单糖、双糖和多糖三大类。
在生物体内重要的单糖、双糖和多糖如下表所示：
单緬
五廡髓械糖）
核糖c讯1化是R1昭组成成分之一
脱毎核斡QHnp*星DN应的鋁脫成分之1［葡萄蘭匚祖2（5主命活动的主琴能游
AWKBffi）：
黒稠4町6
麦芽穩CuHnQ门
能水解成葡苞般和苴它宾破单糖
淀紛：
植挪田胞赭番能源
寥糖
纤维索:
植物细龍壁成分
摘原；
动懈瓏赭备能源
综上所述，糖类是生命活动的主要能源，也是细胞的组成成分之一。
（四）脂类
脂类包括脂肪、类脂和固醇类物质。
它们不溶于水，但溶于有机溶剂中。
脂类是构成生物体的重要物质，组成脂类的主要元素是C、HO三种,但氧元素含量低，碳和氢元素比例高，而糖类则与此相反（见表1-1-2）0
表1—1-2
含呈
C
H
籾
脂类化合物
心
皿
髓类化舎恼
44乂
0X
50^
因此，脂类彻底氧化后可以释放出更多的能量。
1•脂肪
脂肪分子是由一分子甘油和三分子脂肪酸组成的，又称为甘油三酯。
脂肪大量储存在植物和动物的脂肪细胞中，人和动物的脂肪组织分布在皮下以及各内脏器官间。
脂肪组织质地柔软，具有一定弹性，因此可以减少内部器官的摩擦，缓冲外界对机体的作用力，减少损伤。
脂肪不易传热，可以保持体温。
脂肪的主要功能是供给能量，1克脂肪在体内完全氧化时释放出的能量为38.87千焦；
而1克葡萄糖在体内完全氧化时释放出的能量为17.15
千焦。
因此，脂肪是细胞中最好的贮能物质。
此外，脂肪还可以协助脂溶
性维生素的吸收。
如维生素A、DE、K和胡萝卜素等均可溶于食物的油脂中而与油脂一起被吸收。
2•类脂
类脂包括磷脂、糖脂等。
其中最重要的是磷脂。
它是组成生物膜结构的大分子。
磷脂的组成成分为甘油、脂肪酸、含氮有机碱及磷酸。
人体中的磷脂有卵磷脂和脑磷脂，其结构可用下图解表示：
分子脑磷脂
磷脂中的磷酸氮碱部分易与水相吸，构成磷脂分子的亲水性头部；
而来自脂肪酸的碳氢链部分，不与水相吸，构成疏水性尾部。
在参与膜的结构时，磷脂分子排列成双分子层，亲水性头部朝外，疏水性尾部相对，朝向内侧。
3•固醇类物质
固醇类物质包括胆固醇、性激素、肾上腺皮质激素、维生素D原等。
胆固醇和磷脂一样，也可以同蛋白质结合成脂蛋白，作为细胞膜的一部分。
胆固醇是人体必需的化合物，它不仅可以从食物中获得，而且也可以在体内合成，体内合成的胆固醇比从食物中吸收的还多。
维生素D原是形成维生素D的前身物，如皮肤里有一种7-去氢胆固醇，在紫外线照射下可转变为维生素a
性激素、肾上腺皮质激素在调节正常的新陈代谢和生殖上都有重要的功能。
（五）蛋白质
蛋白质是构成生物体的基本物质，从病毒到人类，一切生物体内都有蛋白质的存在。
在生命活动过程中，蛋白质有着极其重要的功能。
1•蛋白质的组成元素及结构单位
所有蛋白质的元素组成都很近似，都含有CHON四种元素。
其中平均含氮量约占16%，这是蛋白质在元素组成上的一个特点。
此外，
兀素
蛋白质是一种高分子化合物，分子量很大，约在5X103〜5X106左右
或更大些。
例如人的血红蛋白的分子量是64500;
烟草花叶病病毒的分子量是40000000。
蛋白质水解后的最终产物是氨基酸。
氨基酸是组成蛋白质分子的基本结构单位。
组成不同蛋白质分子的氨基酸在数量上可以是几十、几百或更
多，但其种类主要有20种。
构成蛋白质的氨基酸在结构上具有共同的特点，这就是每种氨基酸至少都有一个氨基（-NH）和一个羧基（-COOH）,并且都连在同一个碳原子（叫做a碳原子）上，其结构通式如下：
20种氨基酸的不同，主要表现在R基（也叫侧链基团）的不同。
如表
1-1-3所示
表1-1-3
名称
甘硒
H—CH—COOH
HHj
丙氨醸
ch3-ch-cooh
NH：
天冬鼠酸
HOCC—CH3-CH—COQH
nh3
氨基酸的三个字母缩写分别是:
丙氨酸Ala，精氨酸Arg，天冬酰胺Asn，天冬氨酸Asp，半胱氨酸Cys,谷氨酰胺Cln，谷氨酸Gln，甘氨酸Gly，组氨酸His，异亮氨酸lie，亮氨酸Leu，赖氨酸Lys，甲硫氨酸（蛋氨酸）Met，苯丙氨酸Phe,脯氨酸Pro，丝氨酸Ser，苏氨酸Thr，色氨酸Trp，酪氨酸Tyr，缬氨酸Vai。
20种氨基酸中，有8种是人体不能制造的，只能从食物中获得，故称为必需氨基酸。
它们是：
苏氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、色氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸（蛋氨酸）、亮氨酸和异亮氨酸。
必需氨基酸对人体来说，是重要的生活物质。
2•蛋白质的分子结构
蛋白质的分子结构十分复杂，大致可分为四个层次：
（1）蛋白质的一级结构主要指组成蛋白质分子的多肽链中氨基酸的数目、种类和排列顺序。
在肽链中氨基酸间的连接是由一个氨基酸分子的氨基与另一个氨基
酸分子的热基缩舍脱t一分子水形成肮犍-一｛一连接而成的。
例如
在一级结构中，肽腱（—CO—NH—）是主要的连接键。
由两个氨基酸分子脱水连接成的物质叫做二肽，三个氨基酸分子缩合成的物
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