细胞的化学组成课件
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➢ 无机小分子: 水、无机盐 ➢ 有机小分子: 单 糖
脂肪酸 氨基酸 核苷酸
一、水(Water)---生命的介质
✓水是细胞中含量最多的化学成分，占70%。 ✓水分子是极性分子。 ✓与水的相互作用是几乎所有生物分子的特性。 ✓功能: 溶剂、调节温度、参加酶反应、
参与物质代谢。
水是极性分子
氢键
亲水分子(Hydrophilic molecules)
参与葡萄糖的运输
参与膜电位的形成，传导电兴奋
三、有机小分子
分子质量：100-1000Da 1. 单糖(monosaccharide) 2. 脂肪酸(fatty acid) 3. 氨基酸(amino acid) 4. 核苷酸(nucleotide)
（一）单糖 monosaccharide
己糖（六碳糖）：葡萄糖、半乳糖、甘露糖 （Glucose，Galactose，Mannose）
✓离子物质溶于水是因为水分子被阴、阳离子电荷所吸引; ✓含极性键物质如尿素易溶于水是因为与水分子形成氢键。 ✓细胞中的糖、核酸和蛋白质带电荷，能溶于水。
疏水分子(Hydrophobic molecules)
✓不吸引水分子或不与 水分子形成氢键称为 疏水分子，如甲烷。 ✓细胞中的脂质分子 含有疏水结构。
1.元素组成 五种元素：C 55% H 6-8% O 19-24% N 13-19% S 0-4%
1g N ≈ 6.25g 蛋白质（凯氏定氮法）
2.氨基酸结构
1）通式：
COOH H2N — C — H
R
R：侧链基团
2）参与蛋白质组成的编码氨基酸 共20种，受遗传密码控制，无种族、个体特异性 ✓ 结构特点： Ⅰ、除甘氨酸外，其余都是L-α氨基酸 Ⅱ、脯氨酸为亚氨基酸 Ⅲ、R基团的不同是分类的基础
acid)、氨基酸(amino acid) 、核苷酸(nucleotide)
生物大分子(biomacromolecule):
多糖(polysaccharides) 、脂质(lipoid) 、 蛋白质Baidu Nhomakorabeaprotein) 、核酸(nucleic acid)
活细胞都有相似的基本化学组成和化学性质； 细菌是最小、最简单的细胞。
3)分类： R基团不同： 酸性氨基酸 碱性氨基酸 非极性脂肪族氨基酸 极性中性氨基酸 芳香族氨基酸
✓根据酸碱性分类: 酸性氨基酸: 2 个–COOH、 1个-NH2
Asp Glu
aspartic acid Asp D 2.97 glutamic acid Glu E 3.22
碱性氨基酸: 1 个–COOH、 2个碱性基团 （氨基、胍基、咪唑基）
戊糖（五碳糖）：核糖、脱氧核糖 （Ribose，Deoxyribose）
•己糖是多糖的基本单元；戊糖是核酸的组成单位。
己糖C6H12O6的同分异构体
戊糖(pentose)
•核糖是RNA的组成单位
•脱氧核糖是DNA的组成单位
（二）脂酸(Fatty acid)
✓直链脂肪烃有机酸，通式CH3(CH2)nCOOH ✓疏水烃链 + 亲水羧基–COOH ✓通过羧基与其它分子（醇)共价结合形成各 种脂类 ✓功能：构成细胞膜，分解产生ATP
细胞的化学组成
1
组成细胞的元素
大量元素：C、H、 O 、 N 少量元素： P、S、 Na、 Mg、
Cl、 K、 Ca、 Fe 微量元素：0.1%
组成细胞的分子
小分子物质: ➢ 无机小分子: 水(water)、无机盐( inorganic salt) ➢ 有机小分子: 单糖(monosaccharide) 、脂肪酸(fatty
Lys Arg His
lysine Lys K 9.74
arginine Arg R 10.76
histidine His H 7.59
中性极性氨基酸: 1 –COOH, 1 –NH2
△系
n系
族 分布
十六碳一烯酸 16：1
9
7
ω-7 广泛
十八碳一烯酸 18：1
9
9
ω-9 广泛
十八碳二烯酸 18：2
9,12
6,9
ω-6 植物油
十八碳三烯酸 18：3
9,12,15
3,6,9
ω-3 植物油
十八碳三烯酸 18：3
6,9,12
6,9,12 ω-6 植物油
廿碳四烯酸 20：4 5,8,11,14 6,9,12,15 ω-6 植物油
ω3、ω6及ω9三族多不饱和脂酸在体内彼此不能 互相转化。
动物只能合成ω9及ω7系的多不饱和脂酸，不能合 成ω6及ω3系多不饱和脂酸。
常见的不饱和脂酸
习惯名
软油酸 油酸 亚油酸 α-亚麻酸 γ-亚麻酸 花生四烯酸
timnodonic
clupanodonic
cervonic
系统名
碳原子及 双键数
双键位置
二、无机盐(Inorganic Salt)
✓含量约占1%。 ✓无机盐在细胞中均以离子状态存在： ➢ 阳离子：Na+、 K+ 、Ca2+ 、Fe2+、 Mg2+ 等 ➢ 阴离子： Cl-、SO42-、PO43- 等 ✓功能：维持细胞内外渗透压和pH、参与细胞代谢反应、
组成结合蛋白、参与信号转导等。
维持细胞内外渗透压
。
羧基 （亲水）
烃链 （疏水）
饱和脂肪酸(saturated)
不饱和脂肪酸 (unsaturated)
哺乳动物不饱和脂酸按ω（或n）编码体系分类
族 ω-7（n-7） ω-9（n-9） ω-6（n-6） ω-3（n-3）
母体脂酸 软油酸（16：1，ω-7） 油酸（18：1，ω-9） 亚油酸（18：2，ω-6，9） α-亚麻酸（18：3，ω-3，6，9）
Table 2-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Figure 2-29 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
细菌细胞的基本化学组成图
第一节 细胞中的小分子物质
廿碳五烯酸 （EPA）
20：5 5,8,11,14,17 3,6,9,12,15 ω-3 鱼油
廿二碳五烯酸 （DPA）
22：5
7,10,13,16,1 9
3,6,9,12,15
ω-3
鱼油， 脑
廿二碳六烯酸 （DHA）
22：6
4,7,10,13,16 3,6,9,12,15,
,19
18
ω-3
鱼油
（三）氨基酸（amino acid）
脂肪酸 氨基酸 核苷酸
一、水(Water)---生命的介质
✓水是细胞中含量最多的化学成分，占70%。 ✓水分子是极性分子。 ✓与水的相互作用是几乎所有生物分子的特性。 ✓功能: 溶剂、调节温度、参加酶反应、
参与物质代谢。
水是极性分子
氢键
亲水分子(Hydrophilic molecules)
参与葡萄糖的运输
参与膜电位的形成，传导电兴奋
三、有机小分子
分子质量：100-1000Da 1. 单糖(monosaccharide) 2. 脂肪酸(fatty acid) 3. 氨基酸(amino acid) 4. 核苷酸(nucleotide)
（一）单糖 monosaccharide
己糖（六碳糖）：葡萄糖、半乳糖、甘露糖 （Glucose，Galactose，Mannose）
✓离子物质溶于水是因为水分子被阴、阳离子电荷所吸引; ✓含极性键物质如尿素易溶于水是因为与水分子形成氢键。 ✓细胞中的糖、核酸和蛋白质带电荷，能溶于水。
疏水分子(Hydrophobic molecules)
✓不吸引水分子或不与 水分子形成氢键称为 疏水分子，如甲烷。 ✓细胞中的脂质分子 含有疏水结构。
1.元素组成 五种元素：C 55% H 6-8% O 19-24% N 13-19% S 0-4%
1g N ≈ 6.25g 蛋白质（凯氏定氮法）
2.氨基酸结构
1）通式：
COOH H2N — C — H
R
R：侧链基团
2）参与蛋白质组成的编码氨基酸 共20种，受遗传密码控制，无种族、个体特异性 ✓ 结构特点： Ⅰ、除甘氨酸外，其余都是L-α氨基酸 Ⅱ、脯氨酸为亚氨基酸 Ⅲ、R基团的不同是分类的基础
acid)、氨基酸(amino acid) 、核苷酸(nucleotide)
生物大分子(biomacromolecule):
多糖(polysaccharides) 、脂质(lipoid) 、 蛋白质Baidu Nhomakorabeaprotein) 、核酸(nucleic acid)
活细胞都有相似的基本化学组成和化学性质； 细菌是最小、最简单的细胞。
3)分类： R基团不同： 酸性氨基酸 碱性氨基酸 非极性脂肪族氨基酸 极性中性氨基酸 芳香族氨基酸
✓根据酸碱性分类: 酸性氨基酸: 2 个–COOH、 1个-NH2
Asp Glu
aspartic acid Asp D 2.97 glutamic acid Glu E 3.22
碱性氨基酸: 1 个–COOH、 2个碱性基团 （氨基、胍基、咪唑基）
戊糖（五碳糖）：核糖、脱氧核糖 （Ribose，Deoxyribose）
•己糖是多糖的基本单元；戊糖是核酸的组成单位。
己糖C6H12O6的同分异构体
戊糖(pentose)
•核糖是RNA的组成单位
•脱氧核糖是DNA的组成单位
（二）脂酸(Fatty acid)
✓直链脂肪烃有机酸，通式CH3(CH2)nCOOH ✓疏水烃链 + 亲水羧基–COOH ✓通过羧基与其它分子（醇)共价结合形成各 种脂类 ✓功能：构成细胞膜，分解产生ATP
细胞的化学组成
1
组成细胞的元素
大量元素：C、H、 O 、 N 少量元素： P、S、 Na、 Mg、
Cl、 K、 Ca、 Fe 微量元素：0.1%
组成细胞的分子
小分子物质: ➢ 无机小分子: 水(water)、无机盐( inorganic salt) ➢ 有机小分子: 单糖(monosaccharide) 、脂肪酸(fatty
Lys Arg His
lysine Lys K 9.74
arginine Arg R 10.76
histidine His H 7.59
中性极性氨基酸: 1 –COOH, 1 –NH2
△系
n系
族 分布
十六碳一烯酸 16：1
9
7
ω-7 广泛
十八碳一烯酸 18：1
9
9
ω-9 广泛
十八碳二烯酸 18：2
9,12
6,9
ω-6 植物油
十八碳三烯酸 18：3
9,12,15
3,6,9
ω-3 植物油
十八碳三烯酸 18：3
6,9,12
6,9,12 ω-6 植物油
廿碳四烯酸 20：4 5,8,11,14 6,9,12,15 ω-6 植物油
ω3、ω6及ω9三族多不饱和脂酸在体内彼此不能 互相转化。
动物只能合成ω9及ω7系的多不饱和脂酸，不能合 成ω6及ω3系多不饱和脂酸。
常见的不饱和脂酸
习惯名
软油酸 油酸 亚油酸 α-亚麻酸 γ-亚麻酸 花生四烯酸
timnodonic
clupanodonic
cervonic
系统名
碳原子及 双键数
双键位置
二、无机盐(Inorganic Salt)
✓含量约占1%。 ✓无机盐在细胞中均以离子状态存在： ➢ 阳离子：Na+、 K+ 、Ca2+ 、Fe2+、 Mg2+ 等 ➢ 阴离子： Cl-、SO42-、PO43- 等 ✓功能：维持细胞内外渗透压和pH、参与细胞代谢反应、
组成结合蛋白、参与信号转导等。
维持细胞内外渗透压
。
羧基 （亲水）
烃链 （疏水）
饱和脂肪酸(saturated)
不饱和脂肪酸 (unsaturated)
哺乳动物不饱和脂酸按ω（或n）编码体系分类
族 ω-7（n-7） ω-9（n-9） ω-6（n-6） ω-3（n-3）
母体脂酸 软油酸（16：1，ω-7） 油酸（18：1，ω-9） 亚油酸（18：2，ω-6，9） α-亚麻酸（18：3，ω-3，6，9）
Table 2-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Figure 2-29 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
细菌细胞的基本化学组成图
第一节 细胞中的小分子物质
廿碳五烯酸 （EPA）
20：5 5,8,11,14,17 3,6,9,12,15 ω-3 鱼油
廿二碳五烯酸 （DPA）
22：5
7,10,13,16,1 9
3,6,9,12,15
ω-3
鱼油， 脑
廿二碳六烯酸 （DHA）
22：6
4,7,10,13,16 3,6,9,12,15,
,19
18
ω-3
鱼油
（三）氨基酸（amino acid）