细胞化学成分

第一节细胞的化学戌分

教纲考纲要求

1．理解：构成细胞的化学元素。糖类化合物和脂类化合物的分类、元素和－主要的生理作用。水、无机盐的存在形式和生理作用｝

2．掌握：蛋白质的组成元素、基本组成单位、基本结构和重要生理作用。核酸的组咸元素，基本单位，组成和重要的生理功能。

3。了解：细胞的发展简史，细胞学说，原生质的概念。

教材内容详解

－、原生质

地球上形态各异、种类繁多的生物，如细菌、真菌、植物、动物和人类，他们细胞的种类不同，形状，结构和功能也多种多样！但是，各种细胞的基本结构是一样的，即都是由原生质构成的。原生质这一名词是在十九世纪中叶开始采用的，原意是指有生命的原始物质或基本物质。后来，原生质这个名词泛指细胞的全部生命物质，包括细胞膜、细胞质和细胞核三部分。随着物理和化学研究

弱的组织细胞中含水量则较少。可以说，没有水就不会有生命。

水在细胞内有两种存在形式，一种是结合水、一种是自由水。经研究发现细胞原生质中的许多原子团如羟基、羧基、酮基、氨基等都可与水以氢键相结合，形成结合水，从而使细胞原生质保持胶体状态。可见结合水是与其他化合物相结合的水，是细胞结构的组成成分。自由水是细胞中以游离态存在的本，可自由流动。水分子具有极性，是良好的溶剂，养料、废物、激素、维生素等多种物质的运输都是溶于水中进行的，并且自由水是各种化学反应的介质。生物体没有水就不能生活。水的存在形式及生理功能总结如下：

实例过度肥胖苦的脂肪组织中，占细胞重量m％以上的物质是

A．蛋白质 B．肪肪 C，糖类 D．水

讲解：此题是考查细胞的化学成分。过度肥胖者脂肪组织中，虽然脂肪含量较其它组织细胞高些，但脂肪细胞中含量最高且超过50％的还是水，而不是脂肪。

答案：D

注意：自由水和结合水在一定条件下可以相互转化。

2．无机盐

无机盐虽然在细胞中含量比较少，但有多方面的重要作用。

如Ca2＋是动物骨和牙齿的成分，并对血的凝固和肌肉收缩具有调节作用，如果含量太低，动物会出现肌肉抽搐。K十是多种酶的激活剂，对于植物体内淀粉和蛋白质的合成以及对动物体内神经冲动的传导和肌肉收缩也具有重要作用。Fe是血红蛋白、细胞色素的成分，含铁酶类在植物体形成叶绿素时是不可缺少的。再如Na｜对于动物心脏的搏动、神经兴奋是不可缺少的。

溶解在细胞中的各种无机盐具有一定的总浓度，如人体体液浓度为O．9％，蛙为0．65％，这对于维持细胞的渗透压，使细胞保持一定的形态具有重要的作用，过高或过低都会导致细胞因吸水或失水使细胞形态发生变化。生

物体内还存在着许多缓冲系统，其中最重要的是由H2CO3和HC05组成的一组，其次是HPO 膏和H2POr组成的一组，它们对于加人的酸或碱都具有中和作用使PH值不会有较大的改变，因此对于维持细胞的酸碱平衡具有重要作用

（二）有机化合物

有机物的概念：除CO9、CO、H2CO3及碳酸盐、氯化物以外的，以碳原子作为基本骨架的物质，称为有机物。

1．糖类

糖类广泛分布在动、植物体，是生物体的重要组成成分和基本营养物质P糖类由C、H、O 三种元素组成，分为单糖、二糖和多精三大类。

单糖是不能再水解的糖，光合作用的产物葡萄糖（C8H，2O6），它与果糖（C。H，9（）6）是生物界分布最普遍的六碳糖，虽然分子式相同，但属于结构不同的同分异构体。核糖和脱氯核糖是相差一个氧的两种五碳糖，它们的结构都成环状，课本上都用（）表示（见第五章），是区分脱氧核

糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）的重要成分。

二糖（双糖）在植物细胞中有蔗糖和麦芽糖，蔗糖是植物筛管重要的运输形式，它由一分子果糖和一分子葡萄糖缩合脱水而戚。植物中另一种运输形式是麦芽糖，由两分子葡萄搪组成。在动物的乳汁中，含有由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合而戚的双瀹一乳糖。这三种双簿（蔗糖、麦芽糖和乳糖分子式相同但结构不同。

归纳：二（双）糖由两个单糖分子脱水缩合而成，因此，也能水解成为单糖。

多糖，是由多个单糖分子脱水缩合而成的链状大分子，从丽构成糖的贮藏形式，是自然界中含量最多的糖类。淀粉是高等植物申糖的主要贮存形式，以直链淀粉和支链淀粉两种形式存在，长链呈螺旋状盘曲。在植物中，最重要的结构多糖是纤维素，整个生物界的有机碳元素，约二分之一以纤维素状态存在于细胞壁中。动物细胞中最重要的多糖是糖元（动物淀粉），分为肝糖元和肌糖元两种。淀粉和糖元都可以水解而成为葡萄糖，葡萄糖氧化分解时释放能量，供给生物体生命活动的需要。

归纳：植物细胞中储存能量的物质是淀粉；动物细胞中储存能量的物质是糖元；生物体进行生命活动的主要能源物质是糖类；核糖和脱氧核糖是组成核酸的必要物质，因此是构成细胞的重要成分。

实例生物体进行生命活动的主要能源物质是

A．糖类 B．脂肪 C．蛋白质 D．淀粉

讲解：在本题中，A、B、C、D四项均属于能源物质，但它们在生物体内的主要作用又有不同。脂肪主要是生物体内的储能物质而不是主要的能源物质；蛋白质是生物体内主要的结构物质；淀捞它属于糖类。因此主要的能源物质是搪类。

答桑：A。

注意：糖类是主要的能源物质，但某些糖类也有共它作用，如纤维素县有支持作用等∞

2．脂类

脂类物质包括脂肪、类脂和固醇等，它们都禽布C、H、o三种元素，有的还含N、P筝元素。在生物体内普遍存在。

脂肪，我们最熟悉的是动物脂类。一克脂盼彻底氧化分解释放出38，91Kj的能量，是一克葡萄糖（17。15KJ）的两倍之多。因此，脂肪是生物体内的储能物质。

类脂是另一种成分的脂类，其中含有磷酸的类脂衍生物叫磷脂，它是构成

生物膜的主要成分，构成膜的基本骨架，如细胞膜、核膜、内质网膜，线粒体膜，质体膜等。人体内的磷脂，主要是卵磷脂和脑磷脂，在脑、卵、大豆中含童较多。

固醇是含有四个碳环和一个羟基的烃类衍生物，习惯上把它归为脂类物质。包括胆固醇、性激素和维生素D等。胆固醇是人和动物体内的一种圃醇类化合物，是人体必须的化合物，可以从食物中获得，也可以在体内合成，如囚代谢异常使其含量过高，往往会使老年人在血管内壁形成脂质或蜡质沉积，引起高血压、心脏病等症状。固醇类对于维持生物体的正常的新陈代谢和生殖过程起着积极的调节作用。归纳脂类物质的功能如下：

3．蛋白质

蛋白质是生命现象的体现者，是原生质的重要组成成分，占细胞干重的5o％以上，是构成细狍结构的最基本物质。其分子量巨大，如甲壳动物的白蓝蛋白的分子量超过了6，0OO，000碳单位。种类多种多样，使自然界中的生物形形色色，革富多彩。

（1）蛋白质的化学组成

组成元素：每种蛋白质都合有C、H、O、N四种元素，常含有S，还有的含有P、Fe等。

基本组成单位：构成蛋白质的化学元素，首先形成氨基酸，它是构成蛋白质的基本组成单位。

（2）蛋白质的结构

化学结构：用约20种氨甚酸作原料，根据“基因”遗传信息指令，在核糖体上｀按特定顺序和方式将氨基酸分子互相连接成肽链。氨甚酸分子互相连接的方式是：冖分子氨基酸的羧基和另一分子氨基酸的氨基，脱去一分子水而连结起来，这种结合方式叫做缩合。