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2013年现代科学技术基础第三章

第三章 生命的本质与人类智力的起源

地球上有100多万种动物，30多万种植物和10多万种微生物。 从生命物质的微观构成的一致性上去寻求生命的定义。

生命是由核酸与蛋白质组成的具有自我更新和自我复制能力的多分子体系。细胞是生命的基石；生命的物质基础是蛋白质与核酸。

一、细胞

细胞是生命的基石。细胞是生命体的基本结构单位，复杂的高等动物和植物是由很多细胞构成的，而简单的低级动物和植物则由单个细胞构成。

细胞还是生命体的基本功能单位，生命体的一切生命现象都是通过细胞来体现的。生命的新陈代谢是细胞中物质的交换和能量的转化构成的，细胞的生长、繁殖和分化导致了生命体的生长发育。

细胞是由分子构成的。细胞中有核酸和蛋白质两种生物分子，这两种生物分子结构复杂、分子量巨大，通常被称为生物大分子。它们决定了细胞的基本特性，是生命的物质基础。各种生命活动的进行，各种生命特征的体现，都与核酸和蛋白质的功能密切相关。

二、蛋白质

蛋白质是一种复杂的、分子量巨大的高分子有机化合物，它的组成成分主要为氨基酸，它是生物体活动的物质基础，具有催化作用的核酸（核苷酸） 蛋白质（氨基酸）

细胞

酶、免疫功能的抗体，其运输作用的血液蛋白，有运动功能的肌肉蛋白、生物模蛋白、某些激素和毒素等都是蛋白质。蛋白质由一个或几个多肽链组成。每个多肽链是一个聚合体。蛋白质的顺序就存在于核酸分子的这些核苷酸的顺序中。蛋白质具有极其多样性的特点，能担负各种各样的功能，形成千差万别的生物。

1.蛋白质的分子组成

蛋白质是维持生命过程的重要物质，组成蛋白质的化学元素有碳、氢氧、氮、硫等，有的蛋白质还含有微量的铁和碘。

蛋白质的组成成分主要为氨基酸，因此，氨基酸是组成蛋白质的基本单位。氨基酸主要是由碳、氢、氧、氮四种元素所组成，个别的还含有硫。组成蛋白质的氨基酸有20多种。但共同点都是含氨基的有机酸。

氨基酸是两性化合物。由氨基酸构成的蛋白质也呈两极化合物的性质。氨基酸又一重要性质是氨基酸分子中的氨基（——NH２）在机体内经酶的作用，可以变为氨（NH３），这是氨基酸在体内代谢作用的第一步。

２０多种氨基酸中，有８种是人体不能制造的，非得从食物中补充不可，称为必需氨基酸。它们是苏氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、色氨酸、氨酸、甲硫氨酸（蛋氨酸）、亮氨酸和异亮氨酸。

必需氨基酸对人体的生命活动来说，是重要的生活物质。

２.蛋白质的分子结构

蛋白质分子是由大量氨基酸组成的大分子。

３.蛋白质的种类及其基本生理功能

蛋白质的种类按照组成成分分为单纯蛋白（如清蛋白、球蛋白、组

蛋白）和组合蛋白。结合蛋白是其蛋白质分子中除了含有氨基酸这

一成分外，还有辅基。辅基可以是糖类、脂类、磷类、核酸等。辅

基为脂类的结合蛋白称为脂蛋白；辅基为色素的结合蛋白称色蛋白；辅基为磷酸的称磷蛋白；辅基为核酸的称核蛋白。生物体中的

蛋白质大都属于结合蛋白，而结合蛋白中核蛋白最为重要，在生物

体生命活动中起着极其重要的作用，细胞核内含量最多。蛋白质是

重要的生命活动物质，除了它是组成生物的主要成分以外，还有一

些基本的生理功能。

作为特殊的蛋白质的酶，可以催化生物体内各种复杂的化学反应。（叶绿蛋白、血红蛋白、肌红蛋白、肌动蛋白、肌球蛋白、激素《属于蛋白质》、抗体、受体、胶元纤维蛋白）

根据蛋白质分子的形状，将蛋白质分为球蛋白和纤维蛋白。

蛋白

球蛋白（分子似球形，较易溶解《血液的血红蛋白、豆类球形蛋

纤维蛋白（形状似纤维，不溶于水，如角蛋白、丝蛋白和胶原

三、核酸

核酸是一种复杂的、分子量巨大的高分子有机化合物，它的组成成分主要为核苷酸，它是生物体遗传的物质基础。它对生物的生长、遗传、变异等现象起着重要的决定作用。核酸可分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两类。

DNA的核苷酸上的碱基是：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）

RNA的核苷酸上的碱基是：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、尿嘧啶（U）、胞嘧啶（C）

最早揭示DNA分子结构的是沃森和克里克。

１.核算的组成成分

核酸是一种复杂的高分子有机化合物，核酸是单核苷酸的聚合物，组成核酸的单核苷酸是由五碳单糖、碱基和磷酸三部分组成。五碳糖有核糖和脱氧核糖两种。碱基分嘌呤和嘧啶两大类，嘌呤是双环

化合物，嘧啶是单环化合物。嘌呤中有腺嘌呤和鸟嘌呤；嘧啶中有胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶。

组成核糖核酸（RNA）的核苷酸有四种，即腺嘌呤核苷酸（ANP）、鸟嘌呤核苷酸（CMP）、胞嘧啶核苷酸（CMP）和尿嘧啶核苷酸（UMP）。

同样，组成脱氧核糖核酸（DNA）的核苷酸也有四种，即腺嘌呤脱氧核苷酸（DAMP）、鸟嘌呤脱氧核苷酸（DGMP）、胞嘧啶脱氧核苷酸（DCMP）和胸腺嘧啶脱氧核苷酸（DTMP）。

一个核酸分子是由许多核苷酸（单体）通过一个核苷酸的戊糖与另一个核苷酸的磷酸聚合串联成为长链。所以核酸的分子又称为多核苷酸。核苷酸之间借C——３’和C——５’间的磷酸二酯键连接起来的高分子化合物就是核酸。

２.DNA的分子结构

遗传信息就蕴藏在DNA分子上许多碱基排列的顺序中。一个DNA 分子上部分结构发生不变化，就意味遗传信息的改变。

DNA分布与细胞中的位置，可以因生物的种类而不同，病毒（包含噬菌体）位于病毒的核心部分；细菌位于分散的染色体中；动、植物细胞均位于细胞核中；线粒体和叶绿体含有少量的DNA。

3.RNA的种类及其功能

RNA有三种，它们基本上是单链，一种叫信使核糖核酸（MRNA）、一种叫转移核糖核酸（TRNA）和另一种叫核糖体核糖核酸（RRNA）。

信使核糖核酸（MRNA）是携带DNA分子给予的遗传信息（碱基的不同排列次序）来排列细胞之中的RNA，是作为蛋白质合成的模版。

转移核糖核酸（TRNA）的功能是担负着蛋白质合成过程中氨基酸运输功能，不同的转移核糖核酸（TRNA）可以运输不同的氨基酸。

核糖体核糖核酸（RRNA）不能单独存在，而是和蛋白质结合形成核糖体。核糖体又称核糖核蛋白体，是蛋白质合成的场所。

核酸和蛋白质同是最重要的生命物质，它们都是细胞内的生命物质体系的主体，核酸（DNA）是细胞和的分子基础。原生质作为生命的分子基础，就是糖类、脂类和无机物（无机盐和水），成为“生活物质”。