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《分子与细胞》
第一章 走近细胞
一、比较原核与真核细胞(多样性)
原核细胞
真核细胞
细胞
较小(1—10um)
较大(10--100 um)
细胞核
无成形的细胞核,核物质集中在核区。无核膜,无核仁。DNA不和蛋白质结合
有成形的真正的细胞核。有核膜,有核仁。DNA不和蛋白质结合成染色体
细胞质
除核糖体外,无其他细胞器
有各种细胞器
细胞壁
有。但成分和真核不同,主要是肽聚糖
植物细胞、真菌细胞有,动物细胞无
代表
放线菌、细菌、蓝藻、支原体
真菌、植物、动物
统一性
都含有DNA和核糖体
二、生命系统的层次性
植:营养、保护、机械、输导 植:根、茎、叶
细胞 组织 分泌 器官 花、果、种
动:上皮、结缔、肌肉、神经 动:心、肝……
运动、循环
消化、呼吸 病毒
系统(动) 个体 单细胞 种群 群落
泌尿、生殖 多细胞
神经、内分泌
非生物因素 Ⅰ号
生态系统 生产者 生物圈
生物因素 消费者 Ⅱ号
分解者
三、细胞学说内容(统一性)
○从人体的解剖和观察入手:维萨里、比夏
○显微镜下的重要发明:虎克、列文虎克
○理论思维和科学实验的结合:施来登、施旺
1. 细胞是一个有机体,一切动植物都由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成。
2. 细胞是一个相对独立的单位,既有它自己的生命,又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用。
3. 新细胞可以从老细胞中产生。
○在修正中前进:细胞通过分裂产生新的细胞。
注:现代生物学的三大基石
1.1838—1839年 细胞学说 2.1859年 达尔文 进化论 3.1866年 孟德尔 遗传学
四、结论:除病毒以外,细胞是生物体结构和功能的基本单位,也是地球上最基本的生命系统。
第二章 组成细胞的分子
一、鉴别实验(具有还原性的糖:葡萄糖、麦芽糖、果糖)
试剂
成分
实验现象
常用材料
备注
蛋白质
双缩脲
A: 0.1g/mL NaOH
紫色
大豆
鸡蛋
选择材料的原则:1.待测含量高2.颜色较浅或近于白色
B: 0.01g/mL CuSO4
脂肪
苏丹Ⅲ
橘黄色
花生
苏丹Ⅳ
红色
还原糖
斐林
0.1g/mL NaOH
浅蓝色→棕色→砖红色沉淀
苹果、梨、白萝卜
0.05g/mL CuSO4
淀粉
碘液
I2
蓝色
马铃薯
基本:C、H、O、N (90%)
大量:C、H、O、N、P、S、(97%)K、Ca、Mg
元素 微量:Fe、Mo、Zn、Cu、B、Mo等
(20多种) 最基本:C,占干重的48.4%,生物大分子以碳链为骨架(干重C最多,鲜重O最多)
物质 说明生物界与非生物界的统一性(种类大体相同)和差异性(含量差异大)。
基础 水:主要组成成分;一切生命活动离不开水(最多的化合物)
无机物 无机盐:对维持生物体的生命活动有重要作用
化合物 蛋白质:生命活动(或性状)的主要承担者/体现者(最多的有机物)
核酸:携带遗传信息
有机物 糖类:主要的能源物质
脂质:主要的储能物质
二、蛋白质 (占鲜重7-10%,干重50%)
三、核酸 一切生物的遗传物质,是遗传信息的载体,是生命活动的控制者。
四、糖类和脂质
(核酸)元素组成
C、H、O、N、P等
分类
脱氧核糖核酸(DNA双链)
核糖核酸(RNA单链)
成分
磷酸
H3PO4
五碳糖
脱氧核糖
核糖
含氮碱基
A、G、C、T
A、G、C、U
基本单位
功能
主要的遗传物质,编码、复制遗
传信息,并决定蛋白质的合成
将遗传信息从DNA传递给
蛋白质。
存在
主要存在于细胞核,少量在线粒
体和叶绿体中。甲基绿—绿色
主要存在于细胞质中。吡罗红—红色
蛋
白
质
结
构
元素组成
C、H、O、N,有的还有P、S、Fe、Zn、Cu、B、Mn、I等
单体
氨基酸 (约20种,必需8种,非必需12种)
化学结构
由多个氨基酸分子脱水缩合而成,含有多个肽键的化合物,叫多肽。
多肽呈链状结构,叫肽链。一个蛋白质分子含有一条或几条肽链。
高级结构
多肽链形成不同的空间结构,分二、三、四级。
结构特点
由于组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列次序不同,于是肽链的空间结构千差万别,因此蛋白质分子的结构是极其多样的。
功能
○蛋白质的结构多样性决定了它的特异性/功能多样性。
1. 构成细胞和生物体的重要物质:如细胞膜、染色体、肌肉中的蛋白质;
2. 有些蛋白质有催化作用:如各种酶;
3. 有些蛋白质有运输作用:如血红蛋白、载体蛋白;
4. 有些蛋白质有调节作用:如胰岛素、生长激素等;
5. 有些蛋白质有免疫作用:如抗体。
备注
○连接两个氨基酸分子的键(—NH—CO—)叫肽键。
○各种蛋白质在结构上所具有的共同特点(通式):
1. 每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基连同一碳原子上;
2. 各种氨基酸的区别在于R基的不同。
○ 变性(熟鸡蛋)&盐析&凝固(豆腐)
计算
○由N个aa形成的一条肽链围成环状蛋白质时,产生水/肽键 N 个;
○N个aa形成一条肽链时,产生水/肽键 N-1 个;
○N个aa形成M条肽链时,产生水/肽键 N-M 个;
○N个aa形成M条肽链时,每个aa的平均分子量为α,那么由此形成的蛋白质
的分子量为 N×α-(N-M)×18 ;
元素
类别
存在
生理功能
糖类
C
H
O
单糖
五碳糖
核糖C5H10O5
主细胞质
核糖核酸的组成成分;
脱氧核糖C4H10O5
主细胞核
脱氧核糖核酸的组成成分;
六碳糖
葡萄糖C6H12O6、果糖、半乳糖(动物)
主细胞质
是生物体进行生命活动的重要能源物质(70%以上);
二糖
C12H22O11
麦芽糖、蔗糖
植物
提供能量
乳糖
动物
多糖
淀粉、纤维素
植物
(细胞壁的组成成分),
重要的储存能量的物质;
糖原(肝、肌)
动物
脂质
C、H、O
有的 还有
N、P
脂肪
动、植物
储存能量、维持体温恒定;
类脂/磷脂
脑、豆
构成生物膜的重要成分;
固醇
胆固醇
动物
细胞膜的重要成分,参与脂质运输;
性激素
促性器官发育和第二性征;
维生素D
促进钙、磷的吸收和利用;
每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架,由许多单体连接成多聚体。
五、水和无机盐
存在方式
生理作用
水
结合水4.5%
自由水95%
部分水和细胞中其他物质结合。
细胞结构的组成成分。
绝大部分的水以游离形式存在,可以自由流动。
1.细胞内的良好溶剂;
2.参与细胞内许多生物化学反应;
3.水是细胞生活的液态环境;
4.水的流动,把营养物质运送到细胞,并把废物运送到排泄器官或直接排出;
无机盐
多数以离子状态存,如K+、
Ca2+、Mg2+、Cl--、PO2+等
1.细胞内某些复杂化合物的重要组成部分,如Fe2+是血红蛋白的主要成分;
2.维持生物体的生命活动,细胞的形态和功能;
3.维持细胞的渗透压和酸碱平衡;
第三章 细胞的基本结构
一、细胞核 = 核膜(双层) + 核仁 + 染色质 + 核液
美西螈实验、蝾螈横缢实验、变形虫实验、伞藻嫁接与移植实验 细胞核是遗传信息储存和复制的场所,是代谢活动和遗传特性的控制中心。
○ 染色质和染色体是同一物质在细胞周期不同阶段相互转变的形态结构。
细胞壁(植物特有): 纤维素+果胶,支持和保护作用
成分:脂质(主磷脂)50%、蛋白质约40%、糖类2%-10%
细胞膜 作用:隔开细胞和环境;控制物质进出;细胞间信息交流;
基质: 有水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等
真核 细胞质 是活细胞进行新陈代谢的主要场所。
细胞器 分工:线粒体、内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体、中心体、叶绿体、液泡、细胞 协调配合:分泌蛋白的合成与分泌;生物膜系统
核膜:双层膜,分开核内物质和细胞质
细胞核 核孔:实现核质之间频繁的物质交流和信息交流
核仁:与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关
染色质:由DNA和蛋白质组成,DNA是遗传信息的载体
二、细胞器 差速离心:美国 克劳德
线粒体
叶绿体
溶酶体
高尔基体
内质网
液泡
核糖体
中心体
分布
动植物
植物
动植物
动植物
动植物
植物和某
些原生动物
动植物
动物和
低等植物
结构
双层膜,有少量DNA和RNA
单层膜,形成囊泡状和管状,内有腔
没有膜结构,核糖体上有RNA
功能
有氧呼吸的主场所
进行光合作用的场所
消化车间
动:参与蛋白质加工发送;植:成细胞壁
蛋白质(粗面)合成加工及脂质(滑面)
合成车间
水和养料的仓库。维持细胞形态
生产蛋白质的机器
与有丝分裂有关
备注
与能量转换有关,光学显微镜下可见
动植物功能不同
光学显微镜下可见
在核仁
形成
△ 细胞器是指在细胞质中具有一定形态结构和执行一定生理功能的结构单位,
三、 协调配合 分泌蛋白 放射性同位素示踪法:罗马尼亚 帕拉德
○生物膜系统:细胞器膜 + 细胞膜 + 核膜等形成的结构体系
有一定空间结构的蛋白质
分泌蛋白
成熟蛋白质
肽链
氨基酸
合成
内质网的核糖体
加工 再修饰 加工 分泌
细胞外
细胞膜
高尔基体
内质网
出芽、囊泡
线粒体(供能)
四、树立观点(基本思想)
○结构和功能相统:1.有一定的结构就必然有与之相对应功能的存在;
2.任何功能都需要一定的结构来完成
○分工合作:1.各种细胞器既有形态结构和功能上的差异,又相互联系,相互依存;
2.细胞的生物膜系统体现细胞各结构之间的协调配合。
○生物的整体性:整体大于各部分之和;只有在各部分组成一个整体的时才能体现出生命现象。
五、总结:细胞既是生物体结构的基本单位,也是生物体代谢和遗传的基本单位。
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