第二章 组成细胞的分子 课堂笔记(清北班)

第一单元细胞的分子组成与结构

1.蛋白质的结构和功能

（1）蛋白质主要由 C、H、O、N 4 种元素组成，很多蛋白质还含有 S 元素，有的也含有微量的 Fe、Cu、Mn、I、Zn 等元素。

（2）蛋白质的基本单位：氨基酸（组成蛋白质的氨基酸约有20种）

①元素：其中甲硫氨酸、半胱氨酸元素组成C、H、O、N、S，其它的元素组成C、H、O、N。如某蛋白质含Fe等元素，则是多肽加工（折叠、盘曲）时加入的

②氨基酸结构通式的表示方法（右图）：

结构特点是:每种氨基酸分子都至少含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个

羧基连接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团。

③氨基酸的性质功能差异：取决于R基

④必需氨基酸：人体细胞不能合成，必须从外界环境中直接获取。写（缬）一（异亮氨酸）两（亮氨酸）本（苯丙氨酸）单（甲硫氨酸）色（色氨酸）书（苏氨酸）来（赖氨酸）；婴儿多一组（组氨酸）

④连接两个氨基酸分子的化学键叫做肽键。化学式表示为—NH—CO—

⑤蛋白质必须经过消化，成为各种氨基酸，才能被人体吸收和利用

（3）蛋白质相关计算

①失去水分子数＝肽键数＝氨基酸数—肽链数（对于环肽来说，无肽链，即肽链数为0）

②蛋白质相对分子质量＝氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数量－失去水分子数×18－二硫键数×2

③一个肽链中至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，在肽链内部的 R 基中可能也有氨基和羧基。

④氨基酸数=mRNA上的密码子数（不考虑终止密码）=mRNA上的碱基数/3=基因中碱基数/6

（4）蛋白质结构多样性

①原因：取决于氨基酸种类、数目、排列顺序及多肽链的空间结构。

②根本原因：基因中碱基排列顺序的多样性。

③真核细胞、原核细胞蛋白质都在核糖体合成，病毒的蛋白质在宿主细胞的核糖体合成。所有蛋白质都需要加工形成一定的空间结构才具有生物活性（有功能）

（5）蛋白质的功能多样性（蛋白质的结构多样性决定功能多样性）

①构成细胞和生物体结构的重要成分，如结构蛋白；

②有些蛋白质具有催化作用，如胃蛋白酶；

③有些蛋白质具有运输的功能，如血红蛋白（运输O2和CO2）、载体蛋白（运输同一物质的载体可能不同）；注意：运输作用的还有tRNA细胞内搬运氨基酸

④有些蛋白质起信息传递作用，能够调节机体的生命活动，如胰岛素、受体（①化学本质：糖蛋白②分布：膜上、胞内）；

⑤有些蛋白质有免疫功能，如抗体、淋巴因子（干扰素、白细胞介素）、溶菌酶（水解细菌的细胞壁）。

⑥蛋白质的地位：一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。

（6）蛋白质的盐析和变性

①盐析：蛋白质在一定浓度盐溶液中会析出白色絮状物的现象（原理：无机盐改变了蛋白质的溶解度，蛋白质结构无变化）；加水后白色絮状物（蛋白质）消失（溶解）。

②变性：高温、强酸、强碱、重金属、紫外线等可破坏蛋白质的结构（去折叠、盘曲，但不影响肽键），使其失去生物活性。（7）蛋白质类药物只能注射不能口服，口服会经蛋白酶分解成多肽，多肽经肽酶水解成氨基酸，再被吸收

2.核酸的结构和功能

（1）核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有重要作用。

①元素组成有 C、H、O、N 和P

②核酸包括DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）

（2）核酸的基本单位是核苷酸

①核酸的水解产物：核苷酸；核苷酸脱水缩合成核酸，形成磷酸二酯键。

②核酸的彻底水解产物：含氮碱基（A、T、C、G、U）、五碳糖（脱氧核糖和核糖）、磷酸

③一个核苷酸是由一分子含氮碱基(C、H、N，有的还含O)、一分子五碳糖(C、H、O)和一分子磷酸(H、O、P)组成的。

④DNA 中的五碳糖是脱氧核糖，RNA 中的五碳糖是核糖（五碳糖的差异在于核糖的2＇碳上连接的是-OH,而脱氧核糖2’碳上连接的是-H）；DNA 中含有的碱基是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶，而 RNA 中含有的碱基是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶；

（3）核酸的分布

①对于真核细胞：DNA主要分布在细胞核，线粒体、叶绿体中也含有少量DNA；RNA主要分布在细胞质基质，细胞质的线粒体、叶绿体中及细胞核也含有少量。

②对于原核细胞：DNA主要分布于拟核，细胞质中也有分布

（4）两种核酸都有一定的空间结构

①细胞型生物：DNA 都含有两条脱氧核苷酸链，其中核DNA呈线型，线粒体DNA、叶绿体DNA和原核细胞DNA呈环状；

RNA 只含有一条核糖核苷酸链，

②对于病毒：只含一种核酸，有的为双链或单链DNA，也有的为双链或单链RNA

（5）生物的遗传物质是核酸。

①因为绝大多数生物均以DNA作为遗传物质，只有 RNA 病毒以 RNA 作为遗传物质，所以说DNA 是主要的遗传物质。注意：任何一个实验，都不能证明DNA是主要遗传物质。

②真核生物、原核生物及DNA病毒的遗传物质只有一种且都是DNA。

③RNA病毒的遗传物质为RNA。

④细胞型生物：DNA是遗传物质：DNA贮存（携带）遗传信息，mRNA可携带遗传信息

3.糖类种类和作用

①组成糖类的化学元素有C、H、O。

②糖类是主要的能源物质：葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质，常被形容为“生命的燃料”；五碳糖和纤维素不能作为能源物质

③单糖：不能水解的糖，可被细胞直接吸收，如：六碳糖（葡萄糖、果糖、半乳糖）；五碳糖（脱氧核糖、核糖）

④二糖：能水解成2分子单糖的糖，如蔗糖（可水解成1分子果糖和1分子葡萄糖）；麦芽糖（可水解成2分子葡萄糖）；乳糖（可水解成1分子半乳糖和1分子葡萄糖）

⑤多糖（(C6H10O5)n）：能水解成多分子单糖的糖；生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在；大分子多糖的基本单位都是葡萄糖（淀粉(①不易溶于水②最常见的多糖③植物体最重要的储能物质)、纤维素（①不溶于水②植物细胞壁的主要成分）、糖原(①主要分布在人和动物的肝脏和肌肉中②肌糖原不能水解)）

⑥植物体干重中糖类最多，占85%—90%

⑦植物细胞特有的单糖是果糖，特有的二糖是麦芽糖、蔗糖，特有的多糖是淀粉和纤维素；动物细胞所特有的二糖是乳糖，特有的单糖是半乳糖，特有的多糖是糖原。

⑧还原性糖：葡萄糖、果糖、麦芽糖

4.脂质的结构和作用

①除磷脂（C、H、O、N 和P）外，其它脂质元素组成：C、H、O

②分类（常见的）:磷脂、脂肪、固醇(胆固醇、性激素、维生素D)

③脂质通常不溶于水，而易溶于有机溶剂，如丙酮、氯仿、乙醚等。

4.1脂肪

①脂肪是最常见的脂质；存在于动物及油料作物的种子，如花生种子；

②脂肪是细胞内良好的储能物质（与糖类相比，脂肪中H的比例高(等质量的脂肪，氧化分解释放的能量多)、O的比例低(耗氧多)）应用：油料作物种子应当浅播。

③脂肪可以起到保温、缓冲和减压的作用

④脂肪须先水解成甘油和脂肪酸(C、H、O)才能被细胞吸收

4.2磷脂：

①结构：亲水性头部(C、H、O、N、P)和疏水性尾部(C、H、O)组成；

②组成：甘油、磷酸、胆碱和脂肪酸

③功能:构成细胞膜和多种细胞器膜等（生物膜）的重要成分（有膜的细胞结构就含有磷脂）

④分布：在人和动物的脑、卵细胞、肝脏及大豆的种子中含量丰富